質問: 結晶について。 こんにちは。私は、今自由研究で結晶についての実験をしているんです。 どれが一番結晶になりやすいのか、何に結晶がつきやすいのかなどです。 それで、一番大切な、「結晶とは?」というところで立ち止まってしまいました。 いろんなところで調べてみても、難しかったり、ちょっと外れていたりと、なかなか答えがみつかりません。 結晶について詳しい方、簡単にでもいいんで、教えてください。お願いします。
回答: mayuko215さんのご質問の内容は「結晶の作り方」でなく、「結晶とはなにか」ですよね。 結晶に限らず、世の中の物質はすべて原子・分子からできています。mayuko215さんが中学生以上でしたら原子や分子については既に学習されているかとも思いますが、もしまだ学ばれていないようでしたらとりあえず、「物質を構成している、目に見えないとても小さな粒」と理解しておいてください。 世の中の固体は原子や分子から成り立っているわけですが、原子や分子の並び方には大別して2種類があります。一つは原子や分子の位置が不規則なもの、もう一つは原子や分子が規則的*1に並んでいるものです。少し難しい言葉ですが前者を「アモルファス」「非晶質」などと呼びます*2。これに対し後者を「結晶」と呼ぶのです。(pamdさんのご回答の通りです) 塩(塩化ナトリウム)の結晶を例に考えてみましょう。塩は塩素(cl)とナトリウム(na)からできています。 塩の結晶をどんどん細かくしていくと*3ついには図のように、塩素(cl)とナトリウム(na)が、頂点に交互に配置された立方体にいきつきます。 この立方体の1辺の長さはだいたい1cmの35000000分の1です。 ○--● / /| ●--○ | | | ○ | |/ ○--● ○na ●cl 塩の結晶はこの小さな立方体が、下の図のように何億の何億の何億倍個も積み重なってできています。ですから結晶は大きなかたまりになった時に規則正しい形を示すのです。 |/ |/ |/ -●--○--●- |/ |/ |/| -○--●--○-|/ |/ |/ |/| ○- -●--○--●-|/| /| /| /| ●-|/ | | |/| ●- -○--●--○-|/ /| /| /| ○- | | |/ -●--○--●- / / / 別の物質では、この一番小さな単位の形が異なることもあります。例えば縦、横、高さの長さが同じでなかったり、角度が直角でなくてゆがんでいたり、頂点に来る物質の並びが交互でなかったり、あるいは単位の形の内部にも原子があったり、といった具合です。結晶(かたまり)が立方体以外の形になることもあり得ます。 でもどんな結晶でも、必ず最小の基本的な構造があって、その積み重ねで大きな結晶(かたまり)ができ上がっているのです。(最小の基本的な構造をもたないものは結晶でなく、冒頭で述べた「アモルファス」に分類されます) 現時点では結晶のことは「原子や分子が規則正しく並んでできた物質」と理解しておけば十分です。 -------- *1 この場合の「規則的」を、専門的な言葉では「(空間的)並進対称性がある」といいます。もちろんその中身を無理に理解する必要はありません。 *2 「アモルファス」のもっとも身近な例としてはガラスが挙げられます。 *3 実際には塩の結晶をどんどん切り刻んでそこまで小さくすることは不可能です。ただし塩の結晶のもっとも小さな単位が図の立方体であることは、別の方法から確かめることができるのです。