結晶の構造

結晶はその構造粒子と作用力の違いによって4種類に分けることができる：イオン結晶、原子結晶、分子結晶と金属結晶。
固体は結晶、非晶質、準結晶の3つに大きく分けることができる。
規則的な幾何学的外形、固定融点、異方性を持つ固体物質は、物質が存在する基本的な形式である。固体物質が結晶であるかどうかは、一般的にX線回折法によって同定することができる。
結晶内部構造中の質点（原子、イオン、分子、原子団）は規則的に三次元空間に周期的に繰り返し配列され、一定の形式の格子を構成し、外形的に一定の形状の幾何多面体として表現される。ある種の幾何学的多面体を構成する平面を結晶面と呼び、成長の条件が異なるため、結晶は外形的にいくらか歪んでいる可能性があるが、同種結晶の結晶面間の挟角は一定であり、結晶面角不変原理と呼ばれる。
合成ビスマス単結晶
結晶はその内部構造によって7つの結晶系と14種類の格子タイプに分けることができる。結晶には一定の対称性があり、32種類の対称元素系があり、対応する対称動作群は結晶系点群と呼ばれている。内部の質点間の力の性質によって異なり、結晶はイオン結晶、原子結晶、分子結晶、金属結晶などの4つの典型的な結晶、例えば食塩、ダイヤモンド、ドライアイス、各種金属などに分けることができる。同じ結晶にも単結晶と多結晶（または粉末）の違いがある。実際には混合型結晶も存在する。結晶といえば、結晶から言わなければなりません。すべての物質は原子や分子で構成されていることが知られています。周知のように、物質には気体、液体、固体の3種類の凝集形態がある。しかし、その内部構造の特徴によって、固体はいくつかの種類に分けることができることを知っていますか。研究によると、固体は結晶、非結晶、準結晶の3つの種類に分けることができる。
幾何学的形状
結晶は通常、誰かがわざわざ加工したかのように規則的な幾何形状を呈している。その内部の原子の配列は非常に規則正しく、兵士の方陣よりもずっと整然としている。結晶中のいずれかの原子をある方向に一定の距離だけ並進すれば、同じ原子を見つけることができます。ガラス、真珠、アスファルト、プラスチックなどの非晶質体は、内部原子の配列が乱雑である。準結晶は発見された新しい物質の一種であり、その内部配列は結晶とも非結晶とも異なる。
けっしょう
一体どんな物質が結晶と言えるのだろうか。まず、液晶を除いて、結晶は一般的に固体形態である。次に、物質を構成する原子、分子、またはイオンは規則的で周期的な配列を持っており、そのような物質が結晶である。
しかし、外観上だけでは、肉眼で結晶、非結晶、準結晶を区別するのは難しい。では、どうすればそれらを迅速に鑑定することができるのでしょうか。最も一般的な技術はX線技術である。固体をX線で構造解析すると、結晶と非晶質、準結晶は全く異なる3種類の固体であることがすぐにわかります。
結晶の構造を記述するために、結晶を構成する原子を1つの点とし、仮想的な線分でこれらの代表原子の各点を接続すると、図に示すような格子式空間構造に描画されます。このようにして結晶中に原子が配置された幾何学的空間格子棚を記述し、格子と呼ばれる。結晶中の原子の配列は規則的であるため、格子の構造を完全に表現できる最小単位を格子から取り出すことができ、この最小単位を単位胞と呼ぶ。多くの配向が同じ単位胞からなる結晶粒、配向が異なる結晶粒からなる物体、多結晶体と呼ばれ、単結晶体内のすべての単位胞の配向は完全に一致し、一般的な単結晶、例えば単結晶シリコン、単結晶石英。一般的に多く見られるのは多結晶体です。
物質内部の原子配列の明らかな違いにより、結晶と非結晶の物理化学的性質の大きな違いが生じた。例えば、結晶には一定の融点があり、温度がある温度に達するとすぐに融解する、一方、ガラスやその他の非晶質体は固定融点がなく、軟化から溶融までが大きな温度範囲である。