黒鉛が電気をよく通す理由

質問

よろしくお願いします

「ダイヤモンドには塩基伝導性はないが、黒鉛は電気をよく通す。この性質の違いを、構造の違いから、説明せよ。」

答えは、
「ダイヤモンドは、価電子がすべて共有結合に使われているので、電位の不動態である。黒鉛は、炭素原子の価電子のうち一個は、平面構造にそって動くことができるので電気をよく通す。」

とあります。私はこの文の
「平面構造にそって動くことができるので電気をよく通す。」
というところがよくわからなかったのですが、
平面構造とは、横方向ということですよね。？
層と層の間は自由電子は動かないですよね。←確認ですが…。
層と層の間は弱いクーロン力でひっぱりあっているのですよね？

では、どうして電気をよく通すのでしょうか。
自分は、今まで、層と層の間を自由電子が動き回るとか思っていたのですが…

よろしくお願いします。

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回答No.1

pop_eye

「層と層の間を自由電子が動き回る」は誤りです。

黒鉛のいわゆる「グラファイト構造」は、Webで検索するとすぐに絵が出ます。

この1枚がグラファイトシートが平面構造で、横方向はシートに沿った方向です。
このシートは弱いファンデルワールス力で重ねられているいます。
はがれやすいので、鉛筆の芯として役に立ってます。

6角形の各頂点に炭素がいます。
各炭素にはsp3混成軌道にある4つの核外電子が結合に関与します。

3つは1重の共有結合（σ結合）で、このため、手は3本で6角構造になります。
もう1つが2重結合（π結合）で、このπ電子が面内を自由に動けるので電気を通します。

隣のシートが近いと、面間でも電子移動が出来るので、面と垂直方向にも通電できます。
接近したシートの間に電子はいますが、あくまでもシートからは離れらません。

このシートをクルッと巻くとカーボンナノチューブになって、導体です。

お礼

ありがとうございます。

シグマ結合とかは今の課程では習わないのでよくわかりませんでした。