凝固
凝固(ぎょうこ、英: solidification, freezing)とは、物理、化学で液体が固体になるプロセスのこと。
相転移の一つ。融解と反対の意味を示す。また、凝固が起こる温度を凝固点と呼ぶ。水の場合は氷結と言う言い方のほうが一般的である。純粋に温度変化によって固体に変化することを凍結と言う。ヘリウムを除く全ての液体が凍結することが知られており、絶対零度下でも凍結しないものは高圧をかけなければ凍結しない。多くの物体では凝固点と融点が同じ温度であるが、物によっては差が生じ、寒天は85度でとけだし、40度から31度で固まる。
化学変化によってコロイド溶液がゲル化するなどして固化することや、タンパク質のコロイド溶液が凝集したり熱変性によって固まることなども凝固と呼ばれる。揚げ油を廃棄の為にゲル化剤を用いて固体にすることや、牛乳にレモンを入れるとタンパク質が沈殿することがこのことにあたる。
熱力学の第二法則にもかかわらず、純粋な液体の結晶化には、均質核生成 の高い活性化エネルギーを超える必要があるため、一度凝固点より低い温度になる。これを過冷却と呼ぶ。
この状態は固体と液体との境界面の構造である。外部の温度が低いと、中心となる部分のエネルギーを外部に開放するだけの表面エネルギーをまかなえず凝結は前進しなくなる。この場合安定凝結になるためには充分なエネルギーを供給できるほど低温であるか、外部からの刺激要因がないと凝固がはじまらない。それらの要因として、固体、不純気体、固体の結晶化前、その他の凝縮のようなものの表面での不規則の存在によって、雑多な凝縮が起こるかもしれず、何らかのエネルギーが解放され部分的な境界面の破壊が起こると、そこから表面エネルギーを得て過冷却が起こる点は融解点に近くなる。
水の標準気圧での融解点は0°C付近であり、一般的には凝固点もそれに非常に近い、しかし核生成されてない水では-40°C付近までは過冷却させられる。高気圧下(2000気圧)では-70°C付近まで過冷却が可能である。