「融点」銀、金、銅


次の金属を
融点の低い順に選びなさい
銀 961℃
金 1064℃
銅 1084℃
27%

307KpczKtAVGn
次の金属を
熱伝導率が高い順に
選びなさい
銀 428W/m ・K
銅 403
金 319
アルミニウム 236
鉄 83.5
引用元:金属の熱伝導率順「銀」「銅」「金」「アルミニウム」「鉄」 電気伝導率とほぼ同じ「アルミニウム」「タングステン」「鉄」「ニクロム」 http://seethefun.net/%E7%90%86%E7%B3%BB%E5%AD%A6%E5%95%8F/8788/

銀(ぎん、英: silver、羅: argentum)は原子番号47の元素。元素記号は Ag。貴金属の一種。

室温における電気伝導率と熱伝導率、可視光線の反射率は、いずれも金属中で最大である。光の反射率が可視領域にわたって98 %程度と高いことから美しい金属光沢を有し[1]、大和言葉では「しろがね/しろかね(白銀: 白い金属)」と呼ばれた。
延性および展性に富み、その性質は金に次ぎ、1 gの銀は約2200 mの線に伸ばすことが可能である[2]。
溶融銀は973 °Cにおいて1気圧の酸素と接触すると、その体積の20.28倍の酸素を吸収し、凝固の際に吸収した酸素を放出し表面がアバタとなる spitting と呼ばれる現象を起こす[3]。純銀の鋳造は、これを防止するために酸素を遮断した状態で行う。

>融点 1234.93 K, 961.78 °C, 1763.2 °F
引用元:銀 – Wikipedia https://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%8A%80

金(きん、英: gold, 羅: aurum)は原子番号79の元素。元素記号は Au。第11族元素に属する金属元素。
常温常圧下の単体では人類が古くから知る固体金属である。元素記号は Au であり、これはラテン語で金を意味する aurum に由来する[1]。
柔らかく、可鍛性があり、重く、光沢のある黄色(金色)をしており、展性と延性に富み、非常に薄くのばすことができる。同族の銅と銀が比較的反応性に富むこととは対照的に、標準酸化還元電位に基くイオン化傾向は全金属中で最小であり反応性が低い。熱水鉱床として生成され、そのまま採掘されるか、風化の結果生まれた金塊や沖積鉱床(砂金)として採集される。

>融点 1337.33 K, 1064.18 °C, 1947.52 °F
引用元:金 – Wikipedia https://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%87%91

銅(どう)は原子番号29の元素。元素記号は Cu。 周期表では金、銀と同じく11族に属する遷移金属である。英語でcopper、ラテン語でcuprumと言う。

銅は室温において、純粋な金属の中で2番目に高い電気伝導性 (59.6×106 S/m)および熱伝導率 (386 W・m−1・K−1[6])を有する[7]。室温における金属中での電気伝導の抵抗の大部分は結晶格子の熱振動によって電子が拡散されることに起因しているが、銅のような柔らかい金属ではこの熱振動が比較的弱いということがその原因の1つとなっている[4]。空気中における銅の最大許容電流密度はおよそ3.1×106 A/m2であり、それ以上になると過熱する[8]。銅は他の金属と同様に、他の金属と接触することで電気腐食(英語版)を起こす[9]。

>融点 1357.77 K, 1084.62 °C, 1984.32 °F
引用元:銅 – Wikipedia https://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%8A%85

まず、金属の融点はざっくり言えば結合を構成する電子の数で決まります。

アルカリ金属は完全に閉殻したアルカリ金属イオンを原子1個あたり1個の電子で繋いでいるような形になっています。これに対して、その隣のアルカリ土類金属では原子1個あたり2個の電子が繋いでいます。そのため、アルカリ土類金属はアルカリ金属より融点が高くなっています。また、金属原子の半径が大きくなると最外殻の電子軌道の電子密度が下がり、結合が弱くなるために融点が下がる傾向があります。(例外有り)

融点が高い金属は遷移金属元素に多く見られますが、これは遷移金属のd軌道の電子が多いために結合が強くなりやすいという理由が挙げられます。もうひとつの理由として、このd軌道というのは電子が密集した部分とまばらな部分があり、隣接する原子の電子が密集した部分同士で結合を作ることによって、結合の電子密度が上がります。
これによって遷移金属の中でも、特に6族元素の周辺は高い融点を示します。
d軌道の電子が増えて閉殻に近づく(11族周辺)と、今度はd軌道内で電子対を作れるようになるので金属結合に使われる電子が減少し、融点が低くなってくる傾向にあります。

13~15族の典型金属元素も同様に、p軌道の電子が増えて閉殻に近づくために結合に使われる電子の数が減って融点が下がる傾向があります。

ただし、例外が2つあります。
ガリウム(融点30 ℃)と水銀(融点-38 ℃)です。

ガリウムの固体は複数の結晶構造が入り混じった構造をしており、
原子間の距離(=結合距離)が短いものと長いものが混ざっています。
長い結合は切れやすいため、低い融点を示す原因になっています。

水銀や原子番号が1小さい金は、相対論効果という現象によって特殊な性質を示します。
原子中の電子は、エネルギーが低い(=内側にある)軌道から満たされていきますが、原子番号が大きくなるにしたがって原子核の電荷が大きくなるために原子核周辺の存在確率が特に大きいs軌道の電子は軌道が収縮し、
電子が光速と比較できるくらいの速さで運動するようになります。
光速に近い速さで運動する物体の質量は相対論によって増大するため、
電子の質量は増大します。質量の増大によって、本来電荷のみによって収縮する以上に軌道が収縮し、s軌道の電子は原子の内側に隠れてしまうことになります。

さて、水銀の電子配置は [Xe] 4f14 5d10 6s2 ですが、このうち最も外側にあるはずの6s軌道の電子が内側に隠れてしまうため、水銀の最も外側にある電子軌道は4f軌道と5d軌道になります。そしてこの軌道は両方とも閉殻しているために、自由電子を出すことができず、原子間の引力が極めて弱い(希ガスに近い)ために水銀は常温で液体、しかも沸点も異常に低いという非常に珍しい性質を示します。

余談ですが、水銀よりも原子番号が1小さい金は、希ガスに似た性質である水銀から電子を1個剥ぎ取った電子構造をしています。そのため、ハロゲンに似た性質を示します。
金が酸化されにくい(=電子を剥ぎ取られにくい)という性質はこれに由来しています。
さらに電子を放出しやすい金属であるセシウムを金と1:1で混ぜて融解すると合金ではなく、金化セシウムというイオン性の化合物を生じます。
引用元:金属の融点について – 化学 [解決済 – 2015/04/08] | 教えて!goo https://oshiete.goo.ne.jp/qa/8956291.html