次の記述の（ア）（オ）の【 】内の語句A、Bから適切なものを選び、その組合せとして最もふさわしいものはどれか。
SiやGeは共有結合性の結晶であり、（ア）【A：ダイヤモンド型構造、B：閃亜鉛鉱型構造】と呼ばれる結晶構造を持つ。これらの原子は、最外殻にある電子が隣接する原子と（イ）【A：sp2混成軌道、B：sp混成軌道】を形成して結合する。一方、グラファイトでは、同一面内にある炭素原子が（ウ）【A：sp2混成軌道、B：sp3混成軌道】を形成して、炭素六員環がつくられる。炭素六員環が積み重なっているグラファイトの構造において、上下の層を結びつけているのは（エ）【A：ファンデルワールス力、B：イオン結合】である。通常、隣接する層において、炭素六員の面内の相対位置は（オ）【A：一致しない、B：一致する】。
| 選択肢 | ア | イ | ウ | エ | オ |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | A | A | B | A | A |
| 2 | A | B | A | A | A |
| 3 | A | B | A | A | B |
| 4 | B | A | B | B | B |
| 5 | B | B | A | B | A |
解答解説
正答は2番です。
グラフェンやグラファイトは同一平面内にsp2混成軌道の等価な3つの結合と、1つのπ結合を持ちます。sp2混成軌道の3つの結合のおかげで六角形の網目状構造（ハニカム構造）を作ります。またπ軌道は平面全体で結合しており自由電子のように動けることから導電性を持つ要因にもなっています。
グラファイトの層状構造において、上下の層を結びつけているのはファンデルワールス力です。これは比較的弱い力で、グラファイトが層状に剥がれやすい性質の原因となっています。
参考資料
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グラフェン：世界一薄い究極の二次元材料
solid-mater.com
