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結晶とは?

よくTVなどで「努力の結晶」、「汗と涙の結晶」などといいますが、さて、「結晶」とは何でしょう?
これらのコトバからみなさんが思い浮かべるイメージは、「結晶」=「尊く純粋で美しいもの」といったところではないでしょうか。
 
冒頭からすこしはなしがそれましたので話をもとに戻しましょう。科学的にはサファイアやダイアモンド、水晶などといった鉱物由来の宝石類は「結晶」です。「尊く純粋で美しい」イメージは、おそらくこれらの宝石のイメージから出たのではないかと思います。
でも「結晶」はこれだけではありません。みなさんおなじみの「塩」は塩化ナトリウムの、「グラニュー糖」はショ糖の、「うま味調味料」はうま味成分をもつ有機化合物の、それぞれ結晶です。ほかにも「雪」や、窓につく「霜」、「霜柱」はそれぞれ水が樹状や針状の結晶になったすがたです。これらの結晶も、拡大してよく観察すると、宝石にも負けないほどの美しいすがたをしていることがわかります。
「結晶とは何か?」じつはこの質問は適切ではありません。「結晶」という言葉は「物質そのもの」ではなくて、「物質のある状態」をさすコトバだからです。それでは、「結晶」とはどんな状態なのでしょうか?
 
すこし堅くるしい表現になりますが、物質を構成する要素(たとえば分子、原子、イオンなど)が規則的・周期的に配列した状態を「結晶」とよびます。
とくに、どこまでも規則的・周期的な配列がつづいて、かたまり全体が一つの結晶でできているものを「単結晶」、小さな結晶の粒が不規則に集まったものを「多結晶」と呼びます。
 
さきほどのグラニュー糖を例にすると、グラニュー糖がそのまま大きくなった「氷砂糖」は「単結晶」、グラニュー糖をかためた「角砂糖」は「多結晶」です。ちなみにグラニュー糖を熱して固めた「飴」は、グラニュー糖に含まれるショ糖分子の配列から規則性・周期性が失われてしまうため、「結晶」とは呼ばれず、「非晶質(アモルファス)」、「ガラス状態」などと呼ばれます。
 
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