はじめよう固体の科学

電池、磁石、半導体など固体にまつわる話をします

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固体のエネルギー

なぜ酸素の燃焼はいつも発熱反応なのか

なぜ酸素の燃焼によってエネルギーを取り出すことができるのでしょうか.火はなぜ熱いのでしょうか.化学的に言い換えるのであれば、なぜ酸素の燃焼は常に発熱反応なのでしょうか.

エネルギーの単位と変換方法 【メモ】

エネルギーを表す単位には様々なものがあります.もっともオーソドックスなのはJ (ジュール)ですが、利便性や歴史的な経緯から分野ごとに異なる単位が使用される場合があります.

テルミット反応:炎とともに起こる酸化還元反応

テルミット反応は、金属と金属酸化物の混合物(テルミット、サーマイト) を用いて、時に爆発的な発光と発熱を生みながら酸化還元を起こす化学反応です.

化学圧力:物理圧力とは異なる「化学的な圧力」の正体

化学圧力では、物質の組成や形態を制御する「化学的な手段」で物質内部に擬似的な圧力を与えます.物理圧力と違って高価な装置なしに簡便に実験が可能なほか、正・負の両方の圧力(物質の圧縮と膨張)をかけることが可能であり、物質を扱う広範な研究領域で…

ボルン・ハーバーサイクルと格子エネルギー:結晶の安定性を評価する

イオン結合性の物質を扱う際、その物質がどの程度安定であるかの指標が必要になる場合があります.この「イオン結合性の物質の安定性」を見積もる指標である格子エネルギーを算出する際に使用されるのがボルン・ハーバーサイクルです.

マーデルング定数とマーデルングエネルギー:イオン結晶の安定性とその応用

イオン結晶中の静電エネルギーを計算したものが、今回の主題であるマーデルング定数です.マーデルング定数の計算では、あるイオンの周りにあるイオンによる静電エネルギーを全て足し合わせることによって構造の安定性を判断します.

固体における仕事関数、イオン化エネルギーと電子親和力の関係

半導体はバンドギャップで区分されますが、伝導バンド・価電子バンドの相対位置も同じくらい重要です.電池の電極材料や太陽電池などでもバンド位置は常に意識されます.

仕事関数:物質から電子を剥がすために必要なエネルギー

仕事関数は「バルク材料(固体または液体)」の電子を一つ取り除くのに必要なエネルギー量」を意味します.仕事関数の大小によって物質の反応性や安定性を評価することが可能になります.

負の熱膨張:温めると縮む不思議な材料

固体は温度を上げると膨張します.一方で、世の中には熱膨張が極めて小さい物質が存在します.それどころか、温度を上げると縮む物質まで存在します.常識に反するこのような物質は「負の熱膨張」物質と呼ばれます.

熱膨張:身近な現象も起源は意外と複雑

固体は温度を上げると膨張します.非常に身近な現象であり、日常生活でも熱膨張を実感することがよくあります.なぜ熱膨張は起こるのでしょうか.熱膨張の起源に迫るには物質の結晶構造にまでさかのぼる必要があります.