炭素は導電体？

質問

炭素って導電体ですか？
ネットで調べると導電カーボンなどという言葉が出てきますが
導電でないカーボンもあるのですか？
周りの人に聞いたのですが
「鉛筆は電気を流すでしょ？」
「金属じゃないから電気は流さないでしょ」
「釣竿は感電するよ」
「純粋なＣは電気流さないんじゃない？」
「カーボン抵抗ってあるんだから完全な導電体じゃなく結構抵抗値もてるんじゃない」
などなど答えがまちまちで・・・

どなたか教えてください。
わたしは電気屋で科学は全然なので困ってます。
よろしくお願いします。

回答No.4

kenojisan

炭素という元素は、物質科学の世界でも最も変化に富んだ姿を持ち、その分実体をつかみにくい物質です。
もし、実際に日常生活で見る「炭素材料」を使って何かをしようとされるのなら、下の回答に有るように、実際に使う材料の電気抵抗を測定してみるのが現実的です。しかし、「炭素」という物質の導電性に関する事実を知りたいということでしたら、素人実験をするよりネットや本で調べるか、こういうサイトで質問されることをお勧めします。
後者の質問だと考えて、炭素には構造が異なる多くの同素体が存在し、ダイアモンド、フラーレン、カーボンナノチューブなどは全て「炭素」ですが、日常生活で見られる「炭素」は通常「グラファイト（黒鉛）」という物質と考えて良いと思います。
このグラファイトは、純粋なものは電子のバンド構造にギャップが無い「半金属」で、厳密にはギャップを持つ「半導体」とは違います。しかし、お友達の方のコメントにも有るように、半金属や半導体はわずかな不純物の存在で電気伝導性が大きく変わります。と言うか、電気伝導特性そのものが、たいていの物質では純度によって大きく変化するので、素人実験で物性を判断するのは難しいです。
大雑把に言えば、半導体も半金属も、抵抗率で言えば一般金属より1～3桁程度大きいと考えて良いでしょう（綺麗な結晶のグラファイトは板状構造になるので、板面内と垂直方向では４桁ほど抵抗値が違います）。
んで、焼結体からの粉塵が電極に溜まればショートするかということですが、電圧にもよりますが、100Vレベルならショートする可能性が有ると思います。さらに、適度に抵抗値が有りますから、ブレーカーが落ちるほどのショート電流が流れなくて電極部が発熱する危険も有ると思います。Cuが30%も入っていれば、かなり導電性は高くなっているのではないでしょうか？

お礼

回答ありがとうございます。
まるで私がなにを困っているのかすべてお見通しのようなすばらしい回答です。
適度に抵抗値があることを一番知りたかったのです。
とても助かりました。感謝いたします。

回答No.3

ht1914

＞シャーペンの芯の抵抗は測っていたのですが、
炭素で導電しているのか、混合物導電しているものなのか分からず・

電球をつけるようなことはやられていないのですか。
抵抗を測ってもどういう数値がどういう現象に対応するという比較が難しいでしょう。

私は１００Ｖの交流でよくやりますが鉛筆の芯の場合と金属線の場合との違いを明るさで判断するのは難しいというわずかな差です。

混合物のせいかもしれないと思われたのであればどの様な混合物を想定されたのですか。炭素は電気を通さないが混ざっているものが電気を通すと考えたのであれば鉛筆の硬さを変えてみて比較すれば判断できますね。柔らかい方が炭素（黒鉛）の含有量が多いです。デッサンで使う４Ｂなどでは削り屑がぎらっとした「金属光沢」に似た光沢を見せますね。ＨＢやＨに比べてぎらつきがつよいです。

金属の光沢には自由電子の存在が関係しています。金属以外でも「金属光沢」のようなぎらつきがあればたいてい電気が流れます。

回答No.2

ht1914

まず簡単な実験をやってみて下さい。簡単なことは調べてみてください。

電球を含む回路を作って、間にシャープペンシルの芯を入れてみて下さい。電球がどれくらいの明るさでつくかすぐに試すことが出来ます。質問文を見ると実際にやらずに話だけで考えているようです。
「電気屋」と書いてありますが？

乾電池の構造をご存知ですか。昔からの単１を分解したことはありませんか。真ん中に正極として炭素棒が入っています。

中学校で水の電気分解を習ったとき電極に炭素棒を使いませんでしたか。

普通炭素の色を「何色」と考えますか。「黒」と想像しますね。「炭」の色です。コレは電気を流すときの色です。炭素だけで出来ているのに黒くない、透明である物質をご存知ですか。もしそれが思い当たるのであれば構造が異なっています。電気を流さない炭素です。化学結合や同素体の話はそこから始まります。
漠然と雑多な情報を混ぜ込んでしまうのではなくて突き合わせて整理して見るといいと思います。化学の基礎的なところでかなり分かります。

「完全な導電体」というのはどういう意味ですか。配線に使っている銅の様な金属を考えているのですか。電球がつく程度で考えているのですか。ダイオードやトランジスターも金属に比べると抵抗がかなり大きいというのをご存知ですか。「半導体」という言葉は抵抗が金属と絶縁体の中間ぐらいという意味ですから。

お礼

分かりやすい説明ありがとうございます。
シャーペンの芯の抵抗は測っていたのですが、
炭素で導電しているのか、混合物導電しているものなのか分からず・・・。

回答No.1

ymmasayan

同素体がいくつもあり導電体から絶縁体まで存在します。
その中間も存在します。

下記の「同素体」を参照してください。

参考URL：

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%82%AD%E7%B4%A0

お礼

ありがとうございました。

ん～
難しいですね～

もう少し詳細に質問させていただいてよろしいですか？

カーボンと銅の粉を固める焼結という技術があるらしいのですが、
（今回の場合割合C7：Cu3です。それ自体は電気を流せます。）
それが削れて電極にたまった場合ショートはするのかということを
知りたいのですが・・・

とてもアバウトな質問で申し訳ないのですが分かりましたらよろしくお願いします。