電池の評価法～交流インピーダンス法. 山形大学, 電気化学特論 講義ノート, 2012. https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/developer/Asp/Youzan/@Lecture.asp?nLectureID=4046 , （参照 ）.
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物性には、 熱物性、 機械物性、 電気物性、 光物性がある。 それぞれ、熱エネルギーに対して物質が
スペクトルでは、波長の短い青の方がエネルギーが大きく、波長の長い赤の方がエネルギーが小さいです。ストーブをがんがん燃やしても、日焼けせず、ちょっと日を浴びるとすぐ日焼けするのはそのためです。
物質は、 温度や圧力 によって、様々な状態をとります。 物質が固体、液体、気体、 超臨界流体のいずれの 状態を示した図を 状態図と言います。 分子結晶は、昇華しやすく、 イオン結晶は、融点や沸点が高いです。
| 金属材料 | 非金属材料 | 複合材料 | ||
|---|---|---|---|---|
| 鉄鋼材料 | 非鉄金属材料 |
セラミックス ガラス |
高分子 ゴム |
|
|
炭素鋼
合金鋼
鋳鉄
鋳鋼
|
金・銀
・
銅
アルミニウム
マグネシウム
ニッケル
チタン
亜鉛
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🏞
石材
|
繊維強化プラスチック
繊維強化金属
鉄筋コンクリート
金属強化セラミックス
|
|
材料は、その材質の違いにより金属材料と非金属材料に分類されます 1 ) 。
狭い意味で、材料といったとき、常温常圧で固体の 状態の物質を指すことがあります。
純物質としての 金属は、柔らかすぎるので、混合物の合金が使われます。広い意味での混合物の固体材料を複合材料と呼ぶことがあります。
水は、10-7程度は、H+とOH-に乖離している。これをオートプロトリシスと言う。 水の中の酸素原子と水素原子の結合は、共有結合だろうか？イオン結合だろうか？
ケイ酸塩は、ケイ素原子を酸素原子を取り囲んだ構造になっている。 ケイ酸塩とはいうものの、ケイ酸イオンの状態はほとんど存在しないと言っていい。 ケイ酸塩中の、ケイ素原子を酸素原子の結合は、共有結合だろうか？イオン結合だろうか？
| 結合の種類 | 結晶 | 性質や特色 | 物質の例 |
|---|---|---|---|
| イオン結合 | イオン結晶 | 固体 は 導電率が小さい（絶縁体）。水溶液や溶融塩は 導電率が大きい。 （キャリア：イオン）。 | 塩化ナトリウム、塩化銀、水酸化ナトリウム |
| 共有結合 | 分子結晶 | 分子式 で表す。融点や沸点は低い。 | 酸素、アンモニア、水※1、ドライアイス |
| 共有結合の結晶 | 黒鉛や導電性高分子は、例外的に電気を通す。 | ダイヤモンド、 黒鉛、 ケイ素、 水晶 、石英※2 | |
| 金属結合 | 金属の結晶 | 導電率 が大きい（キャリア：自由電子）。 | 銅、亜鉛、 🜀 アルミニウム リチウム |
※1.水分子は共有結合に分類されるが、液体の水はわずかに電離して電気を流す。 このイオン結合的な性質を、極性分子と表現する。
※2.ケイ酸塩のケイ酸はイオン結合に分類されるが、共有結合としての性質が強く、焼成などで成型することができる。
電気を流すのは金属だけと思ってよい。それ以外に電気を流すのは特例である。
https://www.hakko.co.jp/qa/qakit/html/h01100.htm導体としては金属や合金が一般的であり、ＣｕやＡｌなどの金属は送電用ケーブルに使用される。
最新工業化学―持続的社会に向けて―より引用
現在の山形大学の使用電力は下記の図に示したとおりです。
純粋な水は、ほとんど電気を流さない。 でも、高電圧をかければ純水でも電気分解ができるのだろうか？
電気が流れるのは電気を運ぶ何かが移動するからである。この電気を運ぶ何かをキャリア（担体）と言う。 キャリアには電子とイオンがある。金属は電子伝導、電解液はイオン伝導である。 欠陥がキャリアになることもある。電子の欠陥はホール（正孔）であり、イオンの抜け穴はベーカンシー（空孔）と呼ばれる。
| 形態 | |||
|---|---|---|---|
| 対流 | 重力・動力（撹拌） | ||
| 泳動 🖱 | 電位勾配／ クーロン力／導電率 | 位置エネルギーを最小に | 慣性支配 |
| 拡散 | 濃度勾配／拡散係数 | エントロピーを最大に 拡散方程式 拡散過電圧 | 粘性支配 |
拡散と対流は、イオン移動だけでなく物質移動でも起こります。拡散はイオン移動だけでなく 熱移動でも起こります。
書きかけです
書きかけです
空気は電気を流しません。流そうとすると１センチあたり３万ボルトの電圧が必要です。
真空は電気を流します。
| 分類 | 状態 | 性質や特色 | 物質の例 |
|---|---|---|---|
| 気体 | プラズマ | 電離したイオンと電子が動く | 雷 |
| 液体 | 電解質溶液 | イオン結晶が、溶媒中で、電離し、 溶媒中を溶媒和したイオンが 泳動 | 食塩水, KOH aq, LiPF6/EC+DEC |
| 溶融塩、イオン液体 | イオンが泳動 | LiCO3+KCO3 | |
| 固体 | ゲル電解質 | 溶媒で膨潤したマトリクス中をイオンが 泳動 | PVdF? |
| 固体電解質 | 固定された格子中をカチオンが半融状態で 泳動 | AgI LiF(SEI) ポリマー電解質 |
電気分解は、電解質（電子絶縁体）の絶縁破壊です。
| 材料 | 導電率 / S/m | 抵抗率 / Ω･m | |
|---|---|---|---|
| 1M KCl aq | 11.00 | 0.09 | |
| 0.1M NaOH aq 2 ) | 2.20 | 0.45 | |
| 1M LiPF6/PC+DME(1:1mol) 3 ) | 1.59 | 0.63 | |
| 35wt%食塩水（ 🏞 海水） 4 ) | 4.00 | 0.25 | |
| 水道水 5 ) | 0.01 | 100.00 |
電解液( 電解質) はイオン電導です。自由電子による 金属の電子伝導に較べて導電率は8桁ほど小さくなります。 電池の内部抵抗を減らすには、電極面積を増やし、電極間距離を縮め、導電率の高い電解液を使います。
導電率は物性値なので、材料の形状によりません。 かたや形状のない材料などありません。
平行平板電極であれば、
セル定数a＝電極間距離d÷セル断面積S
です。
一般的には、導電率既知のKCl溶液などを使って、セル定数を較正します。
コンダクタンス＝導電率
電気抵抗＝抵抗率×長さ÷電極面積
電池の評価法～交流インピーダンス法. 山形大学, 電気化学特論 講義ノート, 2012. https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/developer/Asp/Youzan/@Lecture.asp?nLectureID=4046 , （参照 ）.
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