금속이 전도성과 전성 및 연성을 갖게 되는 원리는 어떻게 설명할 수 있나요?
안녕하세요. 금속의 금속 결합에서는 자유전자가 존재하는데 이때 금속의 특징이라고 할 수 있는 전도성 그리고 전성 및 연성은 어떻게 나타나는 것인지 궁금합니다.
네, 말씀해주신 것처럼 금속에서는 원자들이 가전자 전자를 집단적으로 공유하여 전자를 특정한 한 원자에 속박하지 않고, 전자들이 자유전자 형태로 금속 전체에 퍼져 있게 되는데요, 따라서 금속은 흔히 양이온 격자가 자유전자 바다 속에 잠긴 구조인 전자 바다 모형으로 이해할 수 있습니다.
우선 전도성의 원리를 전기전도성의 측면에서 설명하자면, 자유전자는 금속 전체에 걸쳐 퍼져 있기 때문에, 외부에서 전기장이 걸리면 전자들이 쉽게 이동할 수 있는데요, 이 자유전자의 흐름이 곧 전류가 되므로, 금속은 전기 전도성이 큽니다. 다음으로 열 전도성의 측면에서는 금속 내부에서 열이 가해지면 자유전자가 에너지를 받아 빠르게 이동하면서 다른 전자 및 격자와 충돌하여 에너지를 전달하는데요, 따라서 열도 잘 전달됩니다.
다음으로 전성과 연성의 원리는 다음과 같은데요, 우선 금속 원자는 양이온 격자로 배열되어 있는데, 이 격자는 자유전자 바다 속에 떠 있습니다. 이때 외부에서 충격이나 힘을 가해 원자층이 밀려나도, 자유전자가 격자를 계속 붙잡아 주기 때문에 결합이 끊어지지 않고 새로운 배열로 다시 안정될 수 있으며 이로 인해 금속은 쉽게 깨지지 않고 두드리면 얇게 펴지는 전성과 잡아당기면 가늘게 늘어나는 연성을 갖게 되는 것입니다. 감사합니다.
1명 평가안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.
결론부터 말씀드리면 알고 계신데로 자유전자 때문입니다.금속의 특유의 형태 때문인데 금속의 전도성 자체가 자유전자의 이동이기 때문입니다. 금속내의 자유전자들을 특정 원자에 묶여 있는게 아니라 자유로이 이동하기 때문에 전도성을 가지게 됩니다.
전성은 얇게 펼쳐지는 성질이고 연성을 얇게 편 이후에 길게 뽑는 성질입니다. 이온결합은 외력에 의해 부숴지지만 금속의 경우 외력이 들어와도 금속원자 부분이 깨어지지 않고 외력을 받을 부분을 자유전자들이 채워 줌으로써 깨어지지 않고 굽혀질 수 있는 것 입니다.
그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)
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