금속 결합에서 자유전자가 금속의 성질과 어떻게 연결되나요?
안녕하세요. 금속 결합에서 자유전자가 양전화를 띠는 금속 이온 사이에 존재하는 전자 바다 모형은 금속의 성질과 어떻게 연결시킬 수 있을까요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 금속 결합은 양전하를 띠는 금속 이온 격자 사이를 자유롭게 이동하는 전자, 즉 자유전자에 의해 안정화되는데요, 이 자유전자의 존재는 금속이 가진 여러 고유한 성질을 설명하는 핵심 요인이라고 할 수 있습니다. 우선 전기 전도성은 자유전자가 외부 전기장에 의해 쉽게 이동할 수 있기 때문에 나타나는데요, 전기장을 가하면 전자 바다가 방향성을 가지고 흐르면서 전류가 형성되는 것입니다. 또한 열 전도성 역시 자유전자의 이동성과 밀접하게 관련되어 있는데요, 금속 내부에서 에너지를 가진 자유전자가 빠르게 이동하며 다른 이온에 에너지를 전달하기 때문에 열이 효과적으로 퍼져 나갑니다. 이와 함께 금속의 전연성도 자유전자의 역할로 설명할 수 있는데요, 금속 이온이 배열된 격자가 외부 힘에 의해 변형될 때, 자유전자는 특정 결합이 끊어지는 것을 막고 이온 사이를 계속해서 결합처럼 묶어주는 역할을 합니다. 따라서 금속은 잘 구부러지고 얇게 늘어나거나 두드려도 깨지지 않는 것입니다. 감사합니다.
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.
금속의 성질은 금속안에 존재하는 자유전자의 흐름으로 해석할 수 있습니다. 이러한 자유전자의 흐름을 전자바다모형이라고 부르고 있습니다.
크게 전기전도성 / 열전도성 / 연성이 금속의 성질이라 할 수 있는데 이러한 자유전자가 있으므로 금속에 전압을 걸면 이 자유전자가 전류를 만들어 전자가 이동할 수 있게 됩니다.
열 전도성 역시도 금속 외부의 열원을 내부의 자유전자가 흡수하여 이렇게 되면 자유전자의 운동에너지가 커지는데 주변의 자유전자와 충돌하여 열을 전달하게 됩니다.
연성의 경우도 외력에 의해 양이온인 금속이온의 위치가 변경되더라도 그 사이를 자유전자가 채워주기에 서로 깨어지지 않고 늘어나는 것 입니다.
그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)
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