原子でみた固体の繋がり

「原子が隙間だらけって、まだよくわからない感じ・・・」
「宇宙を見てみた方がわかるかもね。地球という電子に乗っかっているとすると、太陽系が一つの原子でしょ。太陽が原子核になるよね。太陽系がたくさん集まると銀河とか星雲とかと思うと、近くの太陽系は隣の惑星(電子)も遠いけど、遠くの星雲とか銀河は一つの塊(個体)に見えるでしょう。」
「地球から見た太陽系がミクロの見方で、遠くを見るのがマクロの見方ってことだね。」

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固体はマクロ世界で見るとがっちり固まっていて、原子が密に詰まっているように感じます。が、ミクロ視点で考えると、結構空間が空いていることに気が付きます。

固体は変化しない、変わらない、というように感じることが多いかもしれませんが、実は空間で繋がっている世界で、変わらないわけではない、ということに気が付けるでしょうか?

がっちりと隙間なくつながっているのではなく、
原子が持つ場、と隣の原子が持つ場がつながっているイメージです。
なんらかの力の場で原子が隣の原子との関係を維持していて、それが強いつながりが固体ですね。
原子の距離が近いというのが、繋がりが強いということですね。

繋がりが強いから変わらないということは無くて、時間がかかるというのが
正解ですね。

鉄板を置いておくと酸化してしまう(錆びてしまう)のは、酸素の原子が鉄板の鉄原子の繋がりに入り込んでいることがわかります。

塩(塩化ナトリウム)は固体ですが、水に溶けていきます。

鉄が錆びるのは時間が掛かるけど、塩はすぐ解ける。鉄の仲間のステンレスは
普通の鉄板より錆びにくい。

これらの出来事は、ある原子がどのような結合で隣の原子とつながっているか、
また、原子のつながりの端、つまり表面でどんな状態になっているか等の
影響が大きいのです。

塩は塩素とナトリウムが交互に並んで作られています。塩素とナトリウムの
繋がりは水の影響で切れてより安定な繋がりになるため、塩は溶けてしまう。

鉄同士の繋がりはある程度強いのですが、表面の空いてしまった部分にある鉄原子は外の水や酸素などの影響で少しずつ酸素との結合に置き換わってしまう(錆びていく)

ステンレスは表面を強い酸化物で覆っているので、変化しにくいですが、
物理的な傷や還元作用で酸化物がなくなったりすると、そこから浸食して錆びる
ことがあります。

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いろいろな物質が原子からできているので、原子の繋がりが重要です。
原子の繋がりには、原子間の強い結合の場合や弱い結合、どちらもあって、
それをうまく使えるかが大事だったりします。原子の結合を原子の状態で
考えられると世界がちょっと変わって見えるのですが、皆さんはどうでしょう?
「意見には個人差があります。」それぞれの考え方でも良いのですが、ちょっと
違う視点を考えてみてください。次回に続きます。(不定期更新ですみません)

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最高技術責任者CTO
中野 禅(ぜんちゃん)

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