結晶固体とは

結晶性固体とは、原子、イオン、または分子が格子と呼ばれる規則的な3次元の繰り返しパターンに配置されている物質の一種です。 そのような方法で構成ユニットを配置することにより、パターンに応じて変化する可能性がある特定の物理的特性を結晶固体に与えます。 すべての結晶は、7つの可能な基本形状のいずれかに分類されます。 これらの形状のいくつかには、複数の可能な格子パターンがあり、そのうちの合計は14です。

結晶固体格子の単位は、原子、イオン、分子のいずれであっても、互いに結合しており、固体に強い構造を与えます。 この通常のフレームワークにより、結晶は圧縮に対して特に耐性があります。 もちろん、十分な力で壊れたりつぶされたりする可能性がありますが、圧縮するのは非常に困難です。 ある種の結合は他の結合よりも強いですが、すべての結晶はある程度この性質を示します。 結晶の格子は、格子と呼ばれる最小の繰り返し単位であるセルと呼ばれる単位で構成されています。

通常の格子フレームワークは、いくつかの種類の結晶に大きな強度を与えます。 最も硬い天然物質としてよく知られているダイヤモンドは、その構造を形成する炭素原子が結晶格子にぴったりと収まる方法にその硬度を負っています。 他の一般的な結晶性固体は、砂糖、岩塩、石英のような砂粒です。 結晶性固体は、多くの種類の貴重な宝石や鉱物、さらには有機材料の形で自然界に存在します。

結晶は7つの基本的な形状に分類されます。 これらの形状が完全な幾何学的な形で自然界に見られることはめったにありませんが、特定の物質の結晶は常にその特徴的な形状または複数の複合体になります。 基本的な結晶形状の3つは、規則的、立方体、または直角の直方体です。 4番目の形式は六角形の立体で、他の3つはすべて長方形の立体で、一部の辺は90度以外の角度で交わっています。 一部の物質は複合結晶形状を形成する場合がありますが、すべてが7つの基本的な結晶形状の組み合わせです。

基本的な結晶形状内で、14の異なる格子が可能です。 格子は、原子、イオン、または分子が結晶内に配置される特定の方法を指し、格子の種類は結晶の形状に影響を与えます。 また、これらの格子は、結晶が衝突した場合の破壊方法、屈折または曲がり方、通過する光、および融点などの結晶の物理的特性を決定するのに役立ちます。