クイズ問題: フラーレン、黒鉛、ダイヤモンドといえばいずれもどんな元素から出来ている物質でしょう?
答え: 炭素

関連するWikipedia記事の抜粋:
title: 酸化アルミニウム
text: 天然には、結晶がコランダム(三方晶系)として産出するほか、水和物がボーキサイトの主成分として存在する。ルビーとサファイアはコランダムの変種で、微量の金属イオンが混入することにより呈色し宝石として珍重される。ルビーはクロムが混入することにより深赤色を呈し、ルビーレーザーなどの用途がある。サファイアは鉄やチタンなどが微量混入し、赤以外の色を呈するコランダムである。
title: 同素体
text: 典型的な例としてよく取り上げられるものに、ダイヤモンドと黒鉛(グラファイト)がある。 炭素の同素体である両者は硬度以外にも、透明度や電気伝導性が大きく異なるが、これはダイヤモンドの分子(正四面体の格子) とグラファイトの分子(平面的な六方格子の層)の構造に大きな違いがあるためで、物性における分子構造の重要性を示す例となっている。
title: 炭素
text: 炭素は4本の共有結合ができ、結合の状態によって数種類の同素体を形成する。炭素同士がsp混成軌道を形成し、正六角形の平面構造を取った膜が重なったものがグラファイトになる。2009年、グラファイトの基本構造である薄いグラフェンは非常に高い硬度を持つことが判明した。しかし、グラファイトから薄いグラフェンを経済的に剥ぎ取る技術は確立されておらず、事業性の確立は今後の開発を待つ必要がある。また、炭素がsp混成軌道を形成して正四面体の立体結晶構造を取った巨大分子となったものがダイヤモンドとなる。同じ炭素の同素体であるが、前者は電気伝導性が高く軟らかい、後者は絶縁体で硬いなど、まったく異なる性質を示す。ダイヤモンドが炭素の同素体であることを示したのはラヴォアジエである。実験内容は、密閉容器に納めたダイヤモンドを虫眼鏡により燃焼させると二酸化炭素だけが生成されるというものである。
title: 不純物
text: シリコンのような半導体においては、不純物を人工的に混ぜることにより、p型半導体、n型半導体を作ることができる。鉄がより強度の高い鋼になるのも不純物の効果による。また、不純物は物質の色(あるいは発光)に影響を及ぼすことがある。たとえば宝石において、主成分は同じ酸化アルミニウム(Al2O3, コランダム)だが、不純物の違いにより、サファイア(不純物:鉄、チタン)やルビー(不純物:クロム)となるのがこの場合である。
title: ブラック・オパール
text: オパールの特徴である遊色は、ルビーやエメラルド、サファイヤのように微量元素によるものではなく、形成過程で無数の微少な二酸化ケイ素の球状粒子がシリカゲルで接合するという、顕微鏡的規模で発展した珍しい構造によるものである。
title: 酸化アルミニウム
text: 酸化アルミニウム(さんかアルミニウム、英: aluminium oxide)は、化学式がAl2O3で表されるアルミニウムの両性酸化物である。通称はアルミナ(α-アルミナ)、礬土(ばんど)。天然にはコランダム、ルビー、サファイアとして産出する。おもに金属アルミニウムの原料として使われるほか、硬度を生かして研磨剤、高融点を生かして耐火物としての用途もある。立方晶系のγ-アルミナは高比表面積を持つことから触媒として重要である。
title: 無定形炭素
text: 無定形炭素フィルムの性質は、沈着に用いられたパラメータによって変わる。無定形炭素を特徴付ける主要な性質は、物質中のspとsp炭素-炭素結合の比である。グラファイトは純粋なsp、ダイヤモンドは純粋なspで構成される。spが多いものは、多くの物理的性質がダイヤモンドに近く、ダイヤモンドライクカーボンと呼ばれる。
title: コランダム
text: コランダム (corundum) は、酸化アルミニウム (Al2O3) の結晶からなる鉱物。鋼玉(こうぎょく)とも呼ばれる。赤鉄鉱グループに属する。
title: フェラーリ・テスタロッサ
text: 酸素 (O2) とオゾン (O3)、あるいは赤リンと白リンのように、同じ元素からできた単体であっても、異なる性質を示す場合がある。 このような単体同士の関係を同素体という。 たとえば、ダイヤモンドとグラファイトを混ぜ合わせた物質は、単一の炭素原子からできているが、密度・融点・沸点などの物理的性質が一定にさだまらないので純物質ではなく(したがって単体でもなく)、2種類の単体(炭素の同素体)の混合物である。
title: ルビー
text: コランダムは不純物(金属イオン)の違いで色が変わる。不純物としてクロムが1%ほど混入すると、濃い赤色のルビーになる。鉄・チタンが混入すると青色のサファイアとなり、クロムが0.1%しか混ざっていない薄い赤色のものを「ピンクサファイア」と呼ぶ(ルビーの発色機構は色素を参照)。このクロムの含有割合1%以内という微妙なバランスが、自然界において非常に稀な状況下でしか起こらないため、天然ルビーが貴重とされるのである。なお、クロムが増えるにつれ色合いは濃い赤から黒っぽくなり、価値も下がってゆく。さらに5%を超えると、エメリーという灰色の工業用研磨剤になり、価値は激減する。
title: 鉱物
text: 鉱物の種は結晶構造と化学組成によって特徴付けられている。化学組成が同じであっても結晶構造が異なれば違う鉱物(この関係を多形と呼ぶ)となる。たとえば、石墨(グラファイト)とダイヤモンドの化学組成は共に純粋な炭素(C)であるが、結晶構造が異なるため別種の鉱物であり、全く異なった物性を有する。また、結晶構造が同じでも化学組成が異なれば違う鉱物(この関係を同形と呼ぶ)となる。方解石(CaCO3)と菱苦土石(MgCO3)は結晶構造はほぼ同一だが、化学組成が異なるため別種の鉱物である。
title: 色素
text: 遷移金属元素を含む化合物で、配位子場の作用で内殻の不対電子の励起による配位子吸収帯が可視領域と合致して発色する場合があり、結晶場着色とも呼ばれる。代表的な例ではルビーが挙げられる。ルビーはコランダムを構成しているAlの一部がCrに置換した構造を持つ。配位子場の影響でCrの内殻励起は紫と黄緑に配位子吸収帯を持ち、透過光は赤色に見える。同様な例として、他にもエメラルド、ヒスイ、アクアマリン、トルコ石、クジャク石あるいはザクロ石などが挙げられる。
title: 半金属
text: いくつかの元素では、同じ元素の同素体であっても異なる性質(金属的、半金属的もしくは非金属的)を示すことがある。例えば、炭素の同素体のうち、ダイヤモンドは明らかに非金属であるが、グラファイトは半金属に特有の限定的な電気伝導度を示す。リン、セレン、スズおよびビスマスも金属もしくは半金属もしくは非金属的なふるまいを示す同素体を有している。そのため櫻井らは、半金属性は元素に固有のものではなく単体に固有の性質であると注記した。
title: 炭素
text: 炭素原子同士の共有結合は非常に堅牢であり、それがつくる単体において、自然物としてはもっとも硬いことで知られるダイヤモンドからもっとも柔らかい部類に入るグラファイトまで、幅広い形態や同素体を持つ。
title: エメラルド
text: また、中には黄緑色をした石もあるが、エメラルドとして扱われることはほとんどなく、ヘリオドール、グリーンベリルなどと呼ばれ価値も著しく下がる。発色の仕組みも鉄イオンが関係しており、クロムやバナジウムにより発色するエメラルドとは原理が異なる。これらの石は加熱処理によりアクアマリンへと変色させることができる。
title: 半金属
text: バンド理論における半金属(Semi-metal、以下本節においてセミメタルという)はフェルミエネルギーが、価電子帯の最上部と、伝導帯の最下部を横切っている状態(価電子帯と伝導帯が僅かに重なっている)、またはその状態を示す物質。この場合、価電子帯最上部にホールができ、伝導帯最下部は電子が占有している。金属より電気伝導度(電気伝導率)は低い。セミメタルとしては、グラファイト、ヒ素、アンチモン、ビスマスなどがある。
title: カルビン
text: 主な炭素の同素体には、sp炭素が平面的に結合したシートからなる層状のグラファイト、sp炭素が正四面体型に結合した3次元構造のダイヤモンド、および一定の結晶構造を有しない無定形炭素が挙げられる。フラーレンやカーボンナノチューブといったナノカーボン類が発見されるまでは、これら3つが炭素の同素体として知られていた。 これらの同素体とは異なり、カルビンはきわめて不安定で、詳しい性質はわかっていない。不安定さを活かして、カーボンナノチューブや超多孔質の活性炭などの原材料として注目されている。
title: コランダム
text: 純粋な結晶は無色透明であるが、結晶に組みこまれる不純物イオンにより色がつき、ルビー(赤色)、サファイア(青色などの赤色以外のもの)などと呼び分けられる。
title: 無定形炭素
text: 鉱物学においては、無定形炭素は石炭、すす、またグラファイトでもダイヤモンドでもないその他の純粋ではない形の炭素に用いられる名前である。しかし、結晶学的には、このような物質は本当のアモルファスではなく、グラファイトや無定形炭素のマトリックスに埋め込まれたグラファイトやダイヤモンドの多結晶である。販売されている炭素も不純結晶を形成するかなりの量の他の元素を含む。
title: カーボンブラック
text: カーボンブラック(carbon black)は、工業的に品質制御して製造される直径3-500 nm程度の炭素の微粒子。化学的には単体の炭素として扱われるが、表面には様々な官能基が残存した複雑な組成を持ち、いわゆる無定形炭素と呼ばれるものに含まれる。
title: 相転移
text: 相転移の顕著な例として、氷が水になったり水が水蒸気になったりする、固相や液相、気相の間の転移の他に、異なる多形や同素体への転移が挙げられる。炭酸カルシウムがヴァテライトからカルサイトやアラゴナイトへと変化したり、炭素がダイヤモンドからグラファイトへ変化したりするのがその例である。
title: カーネリアン
text: カーネリアン(carnelian)は、鉱物の一種で、玉髄(カルセドニー)の中で赤色や橙色をしており、網目模様がないもの。紅玉髄(べにぎょくずい)ともいう。網目模様があるものを瑪瑙と呼ぶ。carnelian の名は、ラテン語で「肉」を意味する carnis に由来すると言われている。
title: ベリリウム
text: ベリリウムは緑柱石などの鉱物から産出される。緑柱石は不純物に由来する色の違いによってアクアマリンやエメラルドなどと呼ばれ、宝石としても用いられる。常温常圧で安定した結晶構造は六方最密充填構造(HCP)である。単体は銀白色の金属で、空気中では表面に酸化被膜が生成され安定に存在できる。モース硬度は6から7を示し、硬く、常温では脆いが、高温になると展延性が増す。酸にもアルカリにも溶解する。ベリリウムの安定同位体は恒星の元素合成においては生成されず、宇宙線による核破砕によって炭素や窒素などより重い元素から生成される。
title: ジルコニア
text: 立方晶ジルコニアは、モース硬度が8から8.5とコランダム(サファイヤ、ルビー)に次いで硬く、また、ダイヤモンドと同程度の高い屈折率を持つため、宝飾品に用いる。
title: アクアマリン
text: 化学組成はベリル(Beryl)である。結晶系は六方晶系、モース硬度は7と1/2。緑のエメラルドや黄のヘリオドールを熱処理(トリートメント)によってアクアマリンの色に変化させる事が可能。
title: オーステナイト・フェライト系ステンレス鋼
text: 鉄にクロム、モリブデン、チタン、ニオブ、ケイ素などの元素を添加すると、鉄合金組織中にフェライト(δ フェライト)が形成されやすくなる。このような元素を「フェライト形成元素」と呼ぶ。一方、ニッケル、マンガン、銅、炭素、窒素などの添加はオーステナイトを形成しやすくするので、これらの元素を「オーステナイト形成元素」と呼ぶ。フェライト形成元素とオーステナイト形成元素の含有量の割合で、組織中のフェライトの生成量が決まる。
title: ダイヤモンドの物質特性
text: ダイヤモンドは様々な色を示す。ダイヤモンドの構造的な欠陥や不純物の存在により結晶構造に欠陥が生じ、その結果着色したダイヤモンドが生成される。理論的には、純粋なダイヤモンドは無色透明である。ダイヤモンドは不純物である窒素元素の有無により、主に2つの型(タイプ)に区別され、タイプごとに結晶欠陥や光の吸収スペクトルが異なる。
title: ベルヌーイ法
text: 人工宝石をうまく結晶化させる重要な要因の一つは、少なくとも99.9995 %以上の純度を持つ純粋な出発原料を用いるという点にある。ルビーもしくはサファイアを合成する際にはこの出発原料はアルミナである。不純物としてナトリウムが含まれていると得られた結晶が不透明になるため、ナトリウムの存在は特に不都合である。結晶に望ましい色を与えるため、例えば赤色のルビーであれば酸化クロム、青色のサファイアであれば酸化鉄(III)およびチタニアなど、様々な少量の酸化物が添加される。他の出発原料としては、ルチルを合成するためのチタニアもしくは、チタン酸ストロンチウムを合成するためのシュウ酸チタニル塩が含まれる。あるいは、目的とする宝石の小さく無価値な結晶を原料とすることもある。
title: ダイヤモンドライクカーボン
text: ダイヤモンドライクカーボン (diamond‐like carbon) は、主として炭化水素、あるいは、炭素の同素体から成る非晶質(アモルファス)の硬質膜である。硬質炭素膜とほぼ同義。DLCと略す。
title: フェライト (磁性材料)
text: フェライトは結晶構造によってスピネルフェライト、六方晶フェライト、ガーネットフェライト等に分類される。
title: コランダム
text: コランダム(ルビー、サファイア)の単結晶は、次のような方法で人造できる。
title: フェナカイト
text: フェナカイト、フェナサイト、フェナス石、phenakite/phenaciteとは、クォーツやトパーズなどに間違うほどの、無色透明のケイ酸塩鉱物。
title: 炭化タングステン
text: ヤング率は約550 GPaに達し、鋼の約2倍の剛性を持ち、鋼やチタンよりはるかに緻密な構造を呈する。基本的な性状は粉状で灰色のα-酸化アルミニウム(コランダム・サファイア・ルビー)に匹敵する硬さを持つ。
title: 吉崎勝
text: カーボナードあるいはカーボネード (carbonado) は、天然の多結晶ダイヤモンド。ダイヤモンドの微細な結晶が緻密に集積した鉱物の変種である。黒色ダイヤモンドあるいはブラックダイヤモンド (black diamond) ともいう。
title: 分子
text: 例えば共有結合性単体であっても分子の形態はさまざまである。たとえば炭素はグラファイト、ダイヤモンド、カーボンナノチューブは原子数不定の巨大分子を形成する一方、フラーレン分子の原子数は一定である。窒素、フッ素は二原子分子で安定であるが、酸素は二原子あるいは三原子で安定な分子を形成する。硫黄は八原子分子が安定であり巨大分子(ゴム状硫黄)も形成する。このように分子の構成は成分の原子の性質によりさまざまに変化する。
title: ステンレス鋼
text: ステンレス鋼の基礎となるのが、鉄・クロム系の状態図である。2成分系合金の状態図とは、縦軸に温度を取り、横軸に2つの元素の質量比を取り、温度と質量比によって決まる熱力学的平衡状態の金属組織を示す図である。鉄・クロム系2元状態図によると、クロム濃度 0 % のとき約 900–1400 °C の範囲で組織はオーステナイトとなる。クロム濃度を 0 % から増やすと、オーステナイトが存在する温度域は狭くなっていき、ついにはオーステナイトは存在しなくなり、組織は融点までフェライト単相となる。このように、濃度を増やすとフェライトが生成する方に寄与する元素を「フェライト生成元素」「フェライト形成元素」「フェライト安定化元素」などと呼ぶ。クロムの他にも、フェライト形成元素にはモリブデン、チタン、ニオブ、ケイ素などがある。
title: オパール
text: プレシャス・オパールは、直径150nmから300nmくらいの二酸化ケイ素の分子が六方最密充填構造または立方最密充填構造を形成しており、それゆえ準鉱物(Mineraloid)として扱われる。分子の大きさがどれだけ揃っているかと、分子の充填度が、宝石としてのオパールの品質を決定する。分子の大きさがバラバラで、あまり充填されていないものは遊色を見せず、コモン・オパールに分類される。
title: ダイヤモンド
text: ダイヤモンドの炭素原子が一部窒素原子に置換された立方晶窒化炭素は、ダイヤモンド以上の硬度を持つ可能性があると予測されている。さらに、六方晶ダイヤモンドとの別名を持つロンズデーライトは、ダイヤモンドよりも58%高い硬度を持つことが計算により予想されている。人工素材と含めると、2009年時点で存在するダイヤモンドより硬い物質は、ハイパーダイヤモンドで市販の多結晶質ダイヤモンドの3倍程度の硬さ。また同程度の硬さの物質は超硬度ナノチューブがある。
title: ダイヤモンド類似石
text: 天然鉱物で無色のダイヤモンドの代用品になるものは希である。というのも、天然の鉱物にはどうしても微量な不純物が混じって、その効果として色が付いてしまうからだ。最古のダイヤモンド類似石は石英(二酸化ケイ素の一形態、黒曜石、天然ガラス、ケイ砂といった形態になることも)、水晶(二酸化ケイ素の結晶)、トパーズ、緑柱石(ゴシェナイト)である。これらは比較的ありふれている鉱物で、モース硬度もそこそこ (7-8) ある。だが屈折率が著しく低く、それに対応して分散もまた乏しい。しばしば「ダイヤモンド」の名を付けられ流通する非常に透明度が高い良質の水晶に、ニューヨーク州ハーキマー郡で産出される、いわゆる「ハーキマー・ダイヤモンド」がある。このほか、トパーズの比重 (3.50-3.57) はダイヤモンドのそれに収まる。
title: フェライト磁石
text: フェライト磁石 (Ferrite magnet) は、フェライト磁性体による磁石である。特に強磁性のハード・フェライトが、一般にいう磁石の性質を持つ。軟磁性のソフト・フェライトは(軟磁性であるため)フェライトコアなどに使われる。
title: ベリリウム
text: ベリリウム鉱物である緑柱石のうち、状態のいいものは宝石として利用される。緑柱石由来の宝石としては、不純物としてクロムを含み濃い緑色を呈するエメラルド、2価の鉄を含み水色を呈するアクアマリン、3価の鉄を含み黄色を呈するゴールデンベリル、マンガンを含むレッドベリルやモルガナイトなどがある。
title: 灰鉄柘榴石
text: また透明度の高いものは宝石として利用され、とりわけクロムを含んだ緑色の変種のデマントイド(Demantoid)はアメリカなどで人気が高い。 「ダイヤモンドに似た」という語源を持ち、光の屈折率(ダイヤモンドよりやや低い1.89)と分散値(ダイヤモンドを上回る0.057)の高さが特徴。 また黄色のものは「トパーズに似た」という語源からトパゾライト(Topazolite)、もしくはイエロー・デマントイドと呼ばれる。
title: コランダム
text: CrでなくFeなどが入ると青色になり、これが、サファイアである。ただし、人造単結晶(後記)では、ルビー色でないコランダムを、無色透明のものも含め、サファイアと総称することがある。
title: サファイア
text: サファイア(sapphire)は、呈色コランダム(Al2O3のうち、赤色(ルビー)以外の鉱物の総称。
title: ベルヌーイ法
text: 錬金術の時代から宝石を人工的に合成しようという試みは行われており、5つの非常に重んじられた宝石のうちの1つであるルビーは長らく合成宝石の主要なターゲットであった。1817年に初めての人工ルビーが2つの小さなルビーをいっしょに溶融させることで作られ、1837年には研究室において初めて酸化アルミニウム(アルミナ)から微細なルビーの結晶が合成された。1877年までには、エドモンド・フレミーは溶融アルミナ槽を用いることによって初めて宝石としての品質を備えた合成石を得、商業的にルビーを生産するための効果的な方法を考案していた。パリの化学者であったオーギュスト・ベルヌーイはこの方法をフレミーに協力して開発していたが、すぐに独立して火炎溶融法の開発を続け、最終的にその方法にはベルヌーイの名が付けられた。
title: クロンデジゾイド
text: クロンデジゾイトの内で、純度の高いものは「レッドデジゾイト」と呼ばれるレアメタルに、純度の低いものは「ブルーデジゾイト」と呼ばれる特に希少なレアメタルへと変わる。前者は硬度に優れ、後者は軽いため機動性に優れ、用途によって使い分ける事が可能であり、クロンデジゾイドは純度が高い方が優れているとは限らない。また、レッドデジゾイドは高純度のクロンデジゾイドを精錬したとの記述もあり、元々鉱石のクロンデジゾイトと生物と同化する際に精錬されたりされる場合も考えられ、単に純度の高い「クロンデジゾイト」はレッドデジゾイトとは限らない。なお、レッドデジゾイドとレッドデジゾイトの違いは不明である。
title: フェライト (磁性材料)
text: コバルトフェライトはスピネルフェライトの中では例外的に保磁力が大きく、かつては磁石(商品名:OP磁石)として用いられた。これがフェライトの最初の実用例である。現在ではより高性能な六方晶フェライトに取って代わられている。また、磁鉄鉱(マグネタイト、Fe3O4)もスピネルフェライトの一種で、Aサイトの元素がFeとなったものである。
title: サドベリー隕石孔
text: 現在重要な合金としては、熱膨張が極めて小さいインバー(鉄、ニッケル36%)、耐食性に優れたステンレス(鉄、クロム、ニッケル8%)、赤熱状態でも酸化されないニクロム(クロム、ニッケル78-89%)、海水に侵されないモネルメタル(銅、ニッケル70%)、ガラスと同じ熱膨張率を示すプラチナイト(鉄、ニッケル46%)、ステンレスを侵す硫化水素に耐えるINCO-276(クロム、モリブデン、ニッケル57%)、形状記憶合金 の先駆けニチノール(チタン、ニッケル55%)、このほか洋銀(亜鉛、銅、ニッケル10-20%)、コンスタンタン(銅、ニッケル45%)、マンガニン(銅、マンガン、ニッケル2-4%)、ニッケリン(亜鉛、銅、ニッケル20-30%)などがある。これらの合金を製造するには当然のことながらニッケルが欠かせない。
title: 宝石
text: 宝石の名称は地名やギリシャ語から名付けられることが多い。特に古くから宝石として扱われてきたものには、ルビーとサファイア、エメラルドとアクアマリンのように無機物としての組成は同一だが、微量に混入する不純物(ドーパント)により色が変わると名称も変わるものがある。中でも水晶を代表とする二酸化ケイ素を組成とするものは、その結晶形や昌質、色や外観が異なるだけで石英(クォーツ)、水晶(クリスタル)、アメシスト(紫水晶)、シトリン(黄水晶)、玉髄(カルセドニー)、メノウ(アゲート)、ジャスパー、カーネリアン、クリソプレーズ、アベンチュリンなど様々な名称で呼ばれている。また近年宝石として評価されるようになった新発見の鉱物に関しては、ゾイサイトやスギライトなど発見者や研究者の名に由来するものが多い。
title: クロムグリーン
text: 窯業関係で「クロムグリーン」といえば2種類ある。1つはセラミック顔料における本来のクロムグリーンであり、もう1つはオキサイド・オブ・クロミウムの異名である。なおオキサイド・オブ・クロミウムはセラミック顔料における本来のクロムグリーンと異なり釉薬の着色にも使用される。
title: フェリ磁性
text: フェリ磁性を持つ物質の代表は、マグネタイト(Fe3O4)のようなフェライトと呼ばれるFe系の磁性材料である。 希土類-遷移金属間合金にもフェリ磁性を持つ物質がある。
title: ルビーレーザー
text: レーザー装置はレーザー媒体・励起装置・光共振器から成る。ルビーレーザーの場合、レーザー媒質には合成ルビー、すなわちアルミナ骨格 (Al2O3) の Al 原子のうち0.01~0.5%程度が発光原子であるクロムに置換されたものを用いる。まずポンピング用ランプ光源(フラッシュランプ)によりレーザー媒質を励起し反転分布を起こさせる。次に誘導放出により放出された光が光共振器により増幅され、ある一定以上のエネルギーになるとレーザービームとして出力される。
title: ダイヤモンドライクカーボン
text: 水素含有量の多少と、含まれる結晶質の電子軌道がダイヤモンド寄りかグラファイト寄りかによって、その性質を区別する。
title: フェライト (磁性材料)
text: フェライト(ferrite)は、酸化鉄を主成分とするセラミックスの総称である。 強磁性を示すものが大半であり、磁性材料として広く用いられている。 軟磁性を示すものをソフトフェライト、硬磁性を示すものをハードフェライトと呼ぶ。東京工業大学の加藤与五郎と武井武によって発明された。
title: サファイア
text: 工業的に生成される単結晶コランダムは人工サファイアと呼ばれる。サファイアガラスとも呼ばれるが、結晶質のサファイアは非晶質のガラスとは異なる。
title: コランダム
text: なお、磁鉄鉱、赤鉄鉱、スピネルなどが混ざる粒状の不純なコランダムは、エメリーと呼ばれ、天然の研磨材であった。
title: フェライト (磁性材料)
text: 最も一般的なフェライトであり、そのほとんどはソフトフェライトである。マンガン亜鉛フェライト、ニッケル亜鉛フェライト、銅亜鉛フェライト等が代表的なものである。透磁率が高く、また電気抵抗が高いことから高周波数領域での渦電流損失が小さいため、高周波用のインダクタやトランスの磁芯材料として用いられる。亜鉛フェライトは反強磁性体であり強磁性を示さないが、他のスピネルフェライトに亜鉛を添加すると磁性を強める働きがある。
title: ポルトランドセメント
text: エーライトとビーライトはいずれもケイ酸塩であるから、両者をまとめて「シリケート相」と称する。また、アルミネートとフェライトはクリンカー中でシリケート相の間隙部に存在するため、まとめて「間隙相」と称する。
title: 酸化ニッケル(II)
text: 酸化ニッケル(II)(さんかニッケル に、Nickel(II) oxide)は、化学式がNiOの無機化合物である。ニッケルの酸化物はこの他に酸化ニッケル(III)や二酸化ニッケルなどが報告されているが、酸化ニッケル(II)は唯一詳しい構造が判明しているニッケル酸化物である 。NiOの鉱物に黄褐色のブンゼナイトがあるが非常に稀少である。ニッケルを少量含み緑色に着色した鉱物は他にクリソプレーズ(緑玉髄)がある。
title: コランダム
text: 方法自体は水晶合成のために1960年代に開発されたが、ルビーの場合はクロムの拡散が難しく、ニッケルを着色剤とすることで1990年代後半になってロシアでようやく成功した。生成する単結晶は格子欠陥が少ないが、装置の構造が複雑で生成速度が遅いので、あまり行われない。包有物、赤外線吸収特性などにより天然物とは区別できる。
title: 光沢
text: 遊色効果(英: Play of Color、イリデッセンス、英: Iridescence)とは、前述のシラー効果と同様に、石の表面で干渉した光が反射して変色を示す現象だが、不均一な層状によって干渉光にさまざまな波長が含まれるためシラー効果よりも多色の範囲が多彩である。真珠、アンモライト、螺鈿など霰石を外骨格とした生物由来の宝石に多い。
title: マンガン
text: 単体マンガン自体は常磁性であるが、合金にはホイスラー合金など強磁性を示すものがあり、さらに化合物にはさまざまな磁気的性質を示すものがある。ビスマスとの合金は強磁性体として知られるほか、フェライトに添加することでさまざまな特性を付加する。
title: 磁石
text: 希土類磁石は希土類元素とコバルトや鉄の金属間化合物からなる磁石。最大エネルギー積ではフェライト磁石の10倍以上の磁力を持つ。ただし、合金磁石に比べて硬いが脆い。
title: ダイヤモンド
text: 工業用ダイヤモンドには用途により、数ナノメートルから数ミリメートルまでの粒径、形状、破砕性、表面状態などによる多くの品種がある。また、前述のバイトは超硬合金を基板にダイヤモンドをコバルトなどと共に焼結することによって得られるダイヤモンド焼結体を指すこともある。しかしながら、ダイヤモンドは高温下で鉄 (Fe)、コバルト (Co)、ニッケル (Ni) と容易に化学反応を起こす、などの性質のために、鋼など鉄基合金や耐熱合金の切削には適さない。ダイヤモンドが使用できない分野では、代わりに立方晶窒化ホウ素 (cubic Boron Nitride, cBN) の焼結体(「ボラゾン」)を用いる。
title: 鉄
text: 固体の純鉄は、フェライト(BCC構造)、オーステナイト(FCC構造)、デルタフェライト(BCC構造)の3つの多形がある。911°C以下ではフェライト、911 - 1,392°Cはオーステナイト、1,392 - 1,536°Cはデルタフェライト、1,536°C以上は液体の純鉄となる。常温常圧ではフェライトが安定である。強磁性体であるフェライトがキュリー点を超えたところからオーステナイト領域までの770 - 911°Cの純鉄の相は、以前はβ鉄と呼ばれていた。
title: 石英
text: 石英(せきえい、独: Quarz、英: quartz、クォーツ、クオーツ)は、二酸化ケイ素 (SiO2) が結晶してできた鉱物。六角柱状のきれいな自形結晶をなすことが多い。中でも特に無色透明なものを水晶(すいしょう、独: Bergkristall、英: rock crystal、ロッククリスタル)と呼び、古くは玻璃(はり)と呼ばれて珍重された。
title: 炭素
text: 1722年、ルネ・レオミュールは鉄が鋼となるには何かしらの物質を吸収することを示したが、現在ではそれは炭素であることが明らかとなった。1772年にはアントワーヌ・ラヴォアジエが燃焼によって水が生じず、重量あたり同じ比率の二酸化炭素を生じることを確かめ、ダイヤモンドが炭素の単体であることを証明した。1779年にカール・ヴィルヘルム・シェーレは、グラファイトが従来考えられていたように鉛の一形態ではないと示し、1786年にクロード・ルイ・ベルトレー、ガスパール・モンジュ、C.A.ヴァンデスモンドが炭素であることを明らかにした。彼らがこれを知らしめた際、この元素にcarboneという名をつけ、ラヴォアジエが1789年にまとめた元素のテキストに採録された。
title: 隕石
text: オクタヘドライトには、数百万年の時間スケールでの冷却によって生じるウィドマンシュテッテン構造が特徴的な模様として現れる。これはFe-Ni合金の正八面体型結晶構造が出現したものでオクタヘドライトと呼ばれるものの特長である。平均して8.59%程度のニッケル、0.63%程度のコバルト、数ppmの金、白金、イリジウムなどの貴金属も含まれる。また少量のリンおよび炭素などの非金属元素も含まれる。 地域によっては、農具などに利用されていた。日本刀の原料(材料)として使われたこともある。
title: 第14族元素
text: ケイ素の酸化物SiO2は岩石の主成分として多様な構造を形成する。 純粋に二酸化ケイ素の結晶は水晶であり、部分的に水酸基に置換してアモルファスとなったものがガラスである。
title: 半金属
text: 非金属に含まれる金属のうち、炭素、リン、セレン、ヨウ素は、それらの環境条件が熱力学的に最も安定した形状(炭素ではグラファイト、リンでは黒リン、セレンでは灰色セレンなど)において、金属光沢、半導体性(例えば中程度の電気伝導度、比較的狭いバンドギャップ、光感受性)、伝導体もしくは価電子帯の非局在性を示す。これらの元素は半金属的、半金属性を示す、半金属のような、いくらか半金属(的)、金属的性質を有している、などと評される。
title: 非金属元素
text: 非金属には「金属ではない」という定義上、それを特徴づける性質は金属の厳密な定義と金属と非金属の境界をどこにおくか(英語版)に関わってくる。一般には非金属元素は金属元素に比べて電子親和力が高い。このため自由電子を放出する金属結合ではなく共有結合に性質が漸近的に移り、金属結晶ができない。ところが金属と非金属の中間の性質をもつものがあり、半金属、半導体(単体で半導体の性質を示すIV族半導体)などと分類され、ヨウ素やアスタチンはハロゲン族だが常温の固体では金属光沢を持つ。これらの分類は単純に元素の族や元素の周期だけで決めることはできない。
title: トルマリン
text: トルマリン (tourmaline) は、ケイ酸塩鉱物のグループ名。結晶を熱すると電気を帯びるため、電気石(でんきせき)と呼ばれている。
title: ステンレス鋼
text: フェライト、マルテンサイト、オーステナイトという3つの相は鋼全般で存在する相だが、鉄・炭素の2つから成る単純な鋼では、オーステナイトは高温のみで現れる相であり、常温で組織がオーステナイトになることは普通はない。常温でオーステナイトを主要な相とする鋼種があることは、ステンレス鋼の特徴の一つといえる。
title: フェライト相
text: フェライト(ferrite)は、純鉄(高純度の鉄)において、911°C以下の温度領域にある鉄の相(組織)である。この領域において、鉄は体心立方格子構造をとる。αFe、α鉄(アルファてつ)ともいう。名称はラテン語で鉄を意味する『Ferrum』に由来する。
title: ステンレス鋼
text: フェライト生成元素とは逆に、濃度を増やすとオーステナイトが生成する方に寄与する元素を「オーステナイト生成元素」「オーステナイト形成元素」「オーステナイト安定化元素」などと呼ぶ。ステンレス鋼に加えられるオーステナイト生成元素の代表例がニッケルである。鉄・ニッケル2元系の状態図を見ると、ニッケル濃度が高いほどオーステナイトの領域が広がっていく。鉄・クロム・ニッケルの3元系で考えると、γ ループの領域が大きくなっておく。このようなオーステナイト生成元素を利用し、ステンレス鋼の特定の種類では常温でもオーステナイト組織のままとすることができる。オーステナイトの組織は、高い延性、非磁性などの特徴を持つ。ニッケルの他には、炭素、窒素、コバルト、マンガン、銅などがオーステナイト生成元素である。
title: 研磨材
text: 炭化ケイ素は、ダイヤモンドとケイ素との「あいのこ」で、ダイヤモンドより軟らかくケイ素より硬い。酸化アルミニウムはIII族とVI族との化合物で、AlイオンとOイオンとが、イオン結合している、天然鉱物がコランダムとして産出される。
title: 金属
text: 本来は結晶相を持つ金属が、ある種の合金では規則的な格子を作らずガラスのように非晶性となることがあり、これはアモルファス金属と呼ばれる。1960年、金-シリコン合金で発見されたこの性質は、他に鉄系、アルミニウム系、コバルト系、ニッケル系、マグネシウム系などが知られる。
title: ウイリアム・ウォラストン
text: プラチナの鉱石を酸で処理し、不純物を除去した後、粉末冶金法に似た方法で展性のあるプラチナ金属を精製した。プラチナ鉱石からパラジウムとロジウムを分離した。パラジウムは、1802年に発見された小惑星パラスから命名された。ロジウムはロジウムのつくる塩がばら(ローズ)色であることから命名された。
title: ダイヤモンド
text: ダイヤモンド(英: diamond [ˈdaɪəmənd])は、炭素(英: Carbon すなわち C)の同素体の1つであり、実験で確かめられている中では天然で最も硬い物質である。
title: コランダム
text: 酸化クロムの結晶はコランダムと相似で、図2の黒球のAlは、Crと入れ替わることができる。微量のCrが入れ替わるとコランダムはピンクになり、2%くらい入れ替わると全くのルビー色になる。これが、ルビーである。
title: ジルコニア
text: ジルコニア(化学式:ZrO2)とは、ジルコニウムの酸化物、二酸化ジルコニウムの事である。常態では白色の固体として存在する。常圧での融点が2700 °Cと高いため、耐熱性セラミックスの材料として利用されている。また、透明でダイヤモンドに似て高い屈折率を有するため模造ダイヤモンドとも呼ばれ、宝飾品としても用いられている。
title: イットリウム
text: イットリウムはバナジウムや非鉄金属を脱酸素するのに使われる。酸化イットリウム(III)は、宝石である立方晶のジルコニアを安定化させる。これは、純粋なジルコニアでは温度変化によって結晶系が単斜晶系から正方晶系へと変化して割れを生じるが、イットリウムを添加することで温度変化に関わらず常に正方晶系となるため熱耐性が得られることによる。
title: ベルヌーイ法
text: ベルヌーイ法とは、1902年にフランスの化学者オーギュスト・ヴィクトル・ルイ・ベルヌーイ(英語版)によって開発された、初めて商業的に成功した人工宝石の製造法であり、火炎溶融法とも呼ばれる。ベルヌーイ法は主にコランダムの一種であるルビーとサファイア、ダイヤモンド類似石のルチルやチタン酸ストロンチウムの製造に用いられており、原則として、微細な粉末原料を酸水素炎を用いて溶融させ、液滴をブールへと滴下して結晶化させるという操作を含む。この製造法は最新の産業における結晶成長技術の黎明期のものと考えられており、今日でもなお広く用いられている。
title: ビスマス
text: 天然には硫化物(輝蒼鉛鉱)として主に産出するが、自然蒼鉛として単体での産出も知られている。なお、鉱工業上はこれらの鉱物ではなく、主に鉛、モリブデン、タングステン精錬の副産物として生産される。18世紀にフランスのクロード・F・ジョフロアにより、単体であることが確認された。
title: トパーズ
text: トパーズあるいはトパズ (topaz) は、石英(水晶)より少し硬いケイ酸塩鉱物。和名は黄玉(おうぎょく)。
title: コランダム
text: 酸化アルミニウムの結晶はアルミナともいう。アルミナにはいろいろな結晶構造のものがあり、図2の構造のアルミナは、αアルミナである。
title: オーステナイト・フェライト系ステンレス鋼
text: 組織中のオーステナイトとフェライトの様相は、それぞれ微細な結晶粒として組織中に分散・混在している。結晶粒サイズはオーステナイト単相(オーステナイト系)およびフェライト単相(フェライト系)の場合よりも微細で、平均結晶粒径が 10 μm 前後ないし数 μm である。オーステナイトとフェライトは組成が異なるため、組織観察時には明暗に差が見られる。組織上のやや暗い部分がフェライトで、明るい部分がオーステナイトである 。圧延された場合の組織は、それぞれの結晶粒が圧延方向に引き伸ばされた様相になる。その他、熱履歴によっては、鉄・クロムまたは鉄・クロム・モリブデンの金属化合物から成るσ相やクロム窒化物なども析出して組織中に存在する。
title: 炭化ケイ素
text: ダイヤモンドの弟分、あるいはダイヤモンドとシリコンの中間的な性質はここからくる。
title: トラックボール
text: これを解決すべく登場したのが、非常に硬度の高いルビーや酸化アルミニウムセラミックスを用いた支持球で、これらはダイヤモンドに次ぐ硬度を持ち、通常まず摩耗しないことから、摩耗問題の決定打として比較的高級なトラックボール製品には好んで用いられる。
title: ステンレス鋼
text: ステンレス鋼の金属組織をミクロに観察すると、金属組織を主に占めている相の種類には、体心立方構造のフェライト、体心正方構造のマルテンサイト、面心立方構造のオーステナイトの3つが存在する。こういった合金の金属組織は、含有する化学成分の種類と濃度(組成)、加熱・冷却・一定温度保持などの材料が受けた熱履歴、および加工履歴などによって決まる。フェライト、マルテンサイト、オーステナイトは結晶構造がそれぞれ異なっており、結晶構造の違いがステンレス鋼の材料特性の違いとなって現れる。特に物理的性質と機械的性質が、金属組織の種類によって変化する。
title: 自然アルミニウム
text: アルミニウムは地殻において金属の中では最も多い8.3重量%を構成するが、自然アルミニウムは極めて稀な鉱物である。アルミニウムは酸と塩基の両方に反応する両性金属であり、酸化されやすい金属元素である。そのため、天然では長石や角閃石、輝石といったアルミノケイ酸塩化合物に多く存在し、造岩鉱物の主成分となっている。資源的にもギブス石 (Gibbsite) やダイアスポア (Diaspore) のような水酸化アルミニウムを主成分とするボーキサイトと呼ばれる鉱石が使われている。逆に、アルミニウムは酸素との結合が強く、酸素を切り離すには大量のエネルギーを導入しなければならないため、「電気の缶詰」と言われることがある。
title: トポス (数学)
text: 有色鉱物(ゆうしょくこうぶつ、colored mineral)は、広義には、鉱物種のうち色の付いた(透明ではない)鉱物を総称する語であるが、歴史的には造岩鉱物のうち無色および白色でもないものを総称することが多い。具体的には、黒雲母や角閃石類、輝石類、カンラン石類、磁鉄鉱などである。ケイ素(Si)が少なく、鉄(Fe)やマグネシウム(Mg)を富むため、苦鉄質鉱物(くてつしつこうぶつ、マフィック鉱物、mafic mineral)ということもある。また、1950年代までは鐡苦土鉱物(てつくどこうぶつ)と言われていた。
title: ウィドマンシュテッテン構造
text: ウィドマンシュテッテン構造(ウィドマンシュテッテンこうぞう)は、鉄とニッケルを多量に含むオクタヘドライト型隕石(八面体晶隕鉄)においてみられる特有の構造のことである。
title: クリソプレーズ
text: 多くの不透明な水晶類とは異なり、クリソプレーズを価値あるものとするのは、模様の出かたよりむしろその色である。その色は、通常は黄緑色だが、深緑色のものもある。エメラルドの美しい緑色はクロムを含有するためであるが、クリソプレーズの色はエメラルドとは異なり、その構造に含まれる微量のニッケルによるものである。
title: オキソカーボン
text: Brodieは1859年に、炭素原子と酸素原子を2:1から3:1の割合で含む酸化黒鉛と呼ばれる化合物を発見した。その性質の分子構造が解明されたのはここ数年のことであり、ナノテクノロジーの研究課題となった。
title: ローズクォーツ
text: ローズクォーツのピンク色は、光に敏感で、退色しやすい。この色は、不純物として混入している微量のチタン、鉄、マンガンに由来するとされる。近年のX線元素分析では、この色は光学顕微鏡で観察可能なレベルのデュモルチェライトの繊維によるという結果も出ている。しかしながら、デュモルチエライトは単独の結晶としては滅多に産出しないもので、従って、呈色はリン酸塩やアルミニウムによると考える意見もある。
title: クリソプレーズ
text: クリソプレーズ(chrysoprase または chrysophrase)は、宝石の名前。緑玉髄(りょくぎょくずい)ともいう。玉髄(カルセドニー、繊維状の石英)の一種である。
title: クリスタル・ガラス
text: また酸化鉛を含まず、酸化亜鉛を単独または酸化カリウム、酸化バリウム、酸化チタニウムを共に10%以上含むものを、主要成分を基にそれぞれ「カリクリスタルガラス」、「バリウムクリスタルガラス」、「チタンクリスタルガラス」などと呼ぶ。
title: 水ガラス
text: 水ガラスが凝固した物を加熱乾燥させると、シリカゲルと呼ばれる二酸化ケイ素のキセロゲルとなり、多孔質で表面積が大きいため、乾燥剤や触媒などとして利用されている。シリカゲル作成の際に、水分の指示薬として塩化コバルト(II)を添加して、青から薄桃色に呈する変化が知られている。
title: 混合原子価化合物
text: 混合原子価化合物(こんごうげんしかかごうぶつ、mixed valence compound)もしくは混合原子価錯体(こんごうげんしかさくたい、mixed valence complex)とは物質を構成する同種原子が異なる酸化数(電子状態)を持つ化合物である。代表的なものとしては、鉄の黒錆である四酸化三鉄や顔料の紺青(プルシアンブルー)などが知られている。