ダイヤモンドの構造について

質問

ダイヤモンドは硬くて透明で電気を通さない性質がありますが、それがあるのはダイヤモンドの構造にあると思います。ダイヤモンドの構造をわかりやすく説明していただきたいです。よろしくお願い致します。

回答No.2

phosphole · ベストアンサー

同じ同素体である黒鉛とダイヤモンドを比べると良いでしょう。
ダイヤモンドが透明で電気を流さないのに対し、黒鉛は真っ黒で電気を流します。
これらの性質の差は、黒鉛では自由に動ける電子（自由電子）を中に含んでいるのに対し、ダイヤモンドにはそれが無いことによります。
No.1さんが既にダイヤモンドの構造についてお書きになっていますが、ダイヤモンドでは炭素原子の四つの結合電子は、全て周りの炭素原子との共有結合に使われてしまっています。余分な電子はありません。全ての電子が、炭素原子同士の腕としてきっちりと固定されていて動くことが出来ません。
一方、黒鉛の構造を教科書などでごらんになったことがあるかもしれませんが、黒鉛では四つの結合電子のうち、三つだけを周りの炭素原子との共有結合に使っています。残りの一個は自由に動くことができます。これは金属と似た状況なので、この自由電子に由来して電気を流すことができます。また、真っ黒＋金属光沢になるのもこの電子に由来したものです。こちらはちょっと難しい話になってしまうので、詳細に入るのはやめておきますが・・・

また、ダイヤモンドが硬い、黒鉛は柔らかいのも、構造の差によるものですね。
ダイヤモンドは3次元の規則正しい網目構造によって多数の炭素原子がきっちりと結びついているので、硬くなります。
一方、黒鉛は、上述したように炭素原子は腕3本しか使っていないのですが、これらの腕は全て同じ平面の上に伸びています。すなわち、黒鉛というのは炭素原子でできたシートのようなもので、これらのシート同士が緩い結合で積み重なっています。そのため、シート同士が剥離しやすくなっています。これは鉛筆などからも分かるでしょう。

回答No.1

ht1914

メタンＣＨ４の構造をご存知ですか。

炭素原子から４本結合の手がでて端に水素原子が４つついています。４つの水素原子の位置は正四面体の頂点になっています。炭素から結合の手が４本出るときの位置関係はいつもこの正四面体が基本です。炭素原子だけで次々とこの正四面体になるように結合を伸ばしていったときに出来るのがダイヤモンドです。ガッチリとした構造です。

（正四面体というのは正三角形四枚で出来る図形です。昔牛乳のテトラパックというのがありました。その形です。防波堤の消波ブロックにテトラポッドというのがあります。これはメタンの形そのものです。「テトラ」は４を表す言葉です。）