結晶について。

質問

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No.3

Umada · ベストアンサー

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。

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●－－○　｜
｜　　｜　○
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○－－●

○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。

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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。

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*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。

お礼

質問に答えてくださった皆さん、
本当にありがとうございました!!
あんまり時間がたってないのにこんなに返信をいただいいてうれしい限りです。
ありがとうございました。

回答No.4

hiro4k

こんにちは。自由研究で結晶についての実験とのことなので、大きな結晶の作り方についてお答えしたいと思います。その前に大きな結晶について少しお話しすると、結晶といって身近にあるものは、氷、砂糖や塩がそうです。それ以外には、ダイヤモンドやサファイアなど宝石もそうですが、身近に作れる結晶ということで、砂糖を例にとって、大きな結晶についてお話しします。砂糖の場合、コーヒーに入れるような砂糖が、しめってお互いにくっついたようなものは白い固まりですね。でも氷砂糖は同じ砂糖でも透明です。実は白い固まりの砂糖も、元々は小さな透明の結晶（砂糖粒）の集まりで、結晶と結晶の間で光が反射して白く見えているだけなのです。砂糖粒も氷砂糖くらい大きくするとやはり透明です。氷砂糖も砂糖の小さな粒もそのなかは、＃３さんのご説明のように、構成する原子もしくは分子が規則正しく配置されています。白い砂糖のかたまりの中の異なる粒の間ではこの規則性がとぎれています。難しい言葉で言うと粒界（砂糖粒どうしがくっついているところ）を境にして結晶軸の向き（原子が並んでいる直線の向き）が同じ方向ではなくなるためです。
大きくて透明な結晶（氷砂糖）は、この結晶軸が砂糖粒の中で一致しているもの、ということになります。
一つの結晶からできていることから単結晶とよぶことができます。一方で砂糖のかたまりは結晶がいっぱい集まってできたということから多結晶と呼ぶこともできます。
ではつくりかたですが、＃１さんの紹介されているHP
が参考になるかと思います。この方法では、元となる１粒の結晶表面に液体に溶けている結晶のもととなるものをゆっくりとくっつける（析出させる）というやりかたです。塩を例に取ると、塩をお湯に溶かすとどんどんとけますが、あるところにくると限界になりますよね。この限界になったお湯をさましたり、さらに塩をいれたりすると、溶けきらない塩がでてきます。このことを利用して、ゆっくりお湯を冷ましたり、少しだけ塩を付け足したりして、ゆっくりとあらかじめ準備した元となる結晶にくっつけるとお湯に溶けきらずにでてきた結晶の成分（塩）が元となるの結晶の原子の並びかたと同じ並びかたになるようにくっついていくために粒界ができずに透明な結晶として大きくなります。液を濃くしすぎたり、急に冷やしたりすると、元の結晶以外のビーカーの壁などでできた結晶などが元の結晶にくっついてしまったりします。こうなると粒同士がついた砂糖と同じで透明な結晶が得られなくなります。ほこりなどもビーカの壁と同じ役割をするので入らないように気をつけることも重要です。
逆に液が薄すぎたり、液を暖めてしまったりすると元となる結晶も溶けてしまうので、微妙な加減が必要です。身近なものということで砂糖や塩を例にしましたが、つくるのであれば、みょうばんの結晶がよいようです。
ところで、最近の自由研究はwebを使って調べたりするんですね。感心しました。夏休みは後２週間ですが、がんばってください。

お礼

詳しく教えていただいてありがとうございます。
これを参考にさせていただきます!!!!!!

回答No.2

noname#4486

固体には、結晶crystalと非結晶Amorphousが存在します。
結晶というのは、構成分子が秩序的に並んでいる状態を指し、非結晶は非秩序的にくっついている状態を差します。
見た目で区別するのは難しく、たとえば、金属や水晶や氷は結晶で、ガラスやプラスチックは非結晶です。
直感的には結晶に思えない粉末結晶というものもありますので、マクロ（目で見えるサイズ）的には区別できないとおもいます。
その中でも、みょうばん（塩）の結晶は、結晶作りによく使われます。マクロなサイズになっても、正八面体の規則的な構造が確認できるからです。

回答No.1

angel240

★簡単で出来上がりの結晶を見たら感動するものを紹介させていただきます。
＜ミョウバンの結晶＞を作ってみたらいかがでしょうか？
初心者でもたぶん成功率はかなり高いので安心してトライしてみてね。
下記URLにわかりやすい説明などがあるので参考にしてくださいね。頑張ってくださいね！

参考URL：

http://asaitou-web.hp.infoseek.co.jp/kesshou/myou-010.html