物質の基本的な状態には、固体、液体、気体の3つがあります。それらは、適切な順序で配置されているか、散在している分子、イオン、および原子の構造に基づいて分類されます。固体はさらに、その結晶構造に基づいて、結晶性とアモルファスに分類できます。これらの固体は両方とも、それらの化学的および物理的特性に基づいて区別することができます。
結晶性vsアモルファス
結晶性とアモルファスの違いは、それらの構造です。結晶はより固定された形状を持ち、イオンは結晶格子として知られる特定のパターンで配置されます。ただし、アモルファスの場合、固体内の分子は散乱しており、特定の順序で配置されていません。
結晶性とアモルファスの比較表
| 比較のパラメータ | 結晶性 | まとまりのない |
| 構造 | 通常のパターン化されたイオン | ランダムパターンイオン |
| 融点 | 固定融解温度 | 固定されていない融解温度 |
| 物理的特性 | 異方性 | 等方性 |
| 対称 | 対称 | 非対称 |
| 例 | 石英 | ガラス |
結晶とは何ですか？
結晶とも呼ばれる結晶性固体は、すべての方向に広がる結晶格子をさらに形成する規則正しい微視的構造に配置された原子またはイオンで構成される固体材料です。すべての結晶性固体の融点は固定されています。結晶内の原子の配置は、結晶構造として知られています。原子は周期的な配列を形成します。すべての固体が結晶であるわけではありませんが。
結晶構造は、そのユニットセルによって特徴づけられます。次に、ユニットセルをさらに3次元フォーマットに積み重ねて、結晶を作成します。結晶は通常、平らな表面と鋭角で構成される明確な形状によって認識されます。結晶性と非結晶性を感じたり見たりするだけでは区別がつきません。それらは、それらの化学的および物理的特性に基づいて区別することができます。
結晶性固体は、分子間力を破壊するために極端な温度を必要とします。それらは分子の均一な配置を持っているので、それらは固定された沸点と融点を持っています。ただし、特定の方向に切断すると、物理的特性が変化するため、異方性として知られています。
場合によっては、結晶性の固体は、その冷却プロセスに基づいてアモルファスになります。たとえば、水晶は酸素原子とシリコン原子が配列した形の結晶ですが、冷却するとA構造のガラスになります。多くの場合、結晶のプロセスは、工業目的の最終製品としてアモルファス固体を受け取るために回避されます。
結晶はさらに、正方晶、六方晶、斜方晶、三方晶、三斜晶、立方晶、単斜晶の格子と線に基づいて7つの異なるタイプにグループ化できます。結晶性固体は、それらが構成されている粒子の種類とそれらの化学結合によっても定義されます。その結晶性固体に基づいて、イオン性、共有結合性、金属性、および分子性の4種類の缶があります。
アモルファスとは何ですか？
アモルファスは、「形のない」を意味するギリシャ語に由来しています。それらは、固体の構成粒子の不規則な配置を持っています。これらのブロックは、類似の化合物の対応する結晶相に見られる基本的な構造単位に類似しています。
アモルファス固体は、結晶性物質の適切な三次元長距離秩序を欠いています。物質は、基本的なビルディングブロック間の接続性に応じて、固体または液体のいずれかになります。固体は高レベルの接続性を持っていますが、液体は低レベルの接続性を持っています。
アモルファス固体には固定された融点がなく、固体から液体への変換はさまざまな温度範囲で発生する可能性があります。アモルファス固体は一般に等方性です（すべての方向で均一な特性を実行します）。
急速冷却のプロセスにより、任意の結晶性固体をアモルファスにすることができます。それらは、それらの粒子が結晶フォーマットで配置されることを可能にしない。アモルファス固体は、結晶性固体に戻すことができ、融点よりも長期間放置されます。アモルファス物質の内部構造は、相互接続された構造ブロックで作成されており、結晶性材料に似ています。
アモルファス固体は、天然物質と人工物質の両方で構成されています。注目されるアモルファスの最も一般的な例はガラスです。他のアモルファス固体は、フィルム潤滑剤、金属ガラス、ポリマー、およびゲルです。液相が急速に冷却されると、あらゆる材料が固化してアモルファス固体になる可能性があります。
結晶性とアモルファスの主な違い
- 結晶性固体は本質的に非常に構造的であり、固体内の分子は配列されたパターンで組織化されており、結晶格子としても知られています。一方、アモルファス固体はまったく構造化されておらず、固体内の分子は組織化されていません。
- 結晶性固体の融点は固定されていますが、アモルファス固体の融点は固定されていません。それらは様々な温度で溶けます。
- 結晶性固体は異方性ですが、アモルファス固体は異方性です。
- 結晶性固体は本質的に対称ですが、アモルファス固体は本質的に非対称です。
- 結晶の例は石英であり、アモルファスの例はガラスです。
結論
物質の状態には、固体、液体、気体の3つがあります。それはすべて、分子が互いにどれだけ接近しているか、どれだけ離れているかという要因に依存します。固体はさらに、結晶性とアモルファスの2つの大きなタイプに分けられます。それらは、構造、融点、物理的性質、および対称性に基づいて互いに区別することができます。
結晶性固体は明確な形状と構造を持っています。固体内の分子は特定のパターンで配置されています。それらは固定された融点を持っています。結晶性は異方性です。一方、アモルファスは疑似固体としても知られています。内部の分子は、どのようなパターンや形式でも配置されていません。それらは様々な融点を持っています。それらは不規則な形をしています。
参考文献
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169409X01000977
- https://books.google.com/books?hl=en&lr3%id=Pl1b_yhKH-YC&oi=fnd&pg=PP1&dq=crystal&ots=d7r_cEFX-f&sig=yfunsduS0YhIFEujbVKyNyTgUKc
- https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/00018738600101911
- https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1659873
