非晶質固体と結晶質固体の大きな違いは、結晶質固体が原子や分子の長距離配列に秩序があるのに対して、非晶質固体は長距離配列に秩序がないことである。

原子のエネルギー準位の配置によって、固体を結晶と非晶質に分類することができる。しかし、固体の中には結晶と非晶質の両方で存在するものがある。必要性に応じて、両方を別々に用意することも可能です。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. 非晶質固体とは 3. 結晶性固体とは 4. 結晶性・非晶性板状体の並置 5. まとめ

アモルファス固体は何ですか？

非晶質固体とは、結晶構造をもたない固体のことである。そこでは、原子、分子、イオンの長距離秩序配列がない構造になっている。また、ガラス、ゲル、フィルム、プラスチック、ナノ材料なども固体の一例である。

ガラスには主に砂（シリカ/SiO2）と炭酸ナトリウム、炭酸カルシウムなどのアルカリを使用しています。高温になるとこれらの材料が溶け合い、冷やすと硬いガラスがどんどんできてきます。冷却すると、原子が乱れ、ガラスになるため、アモルファスと呼ばれる。しかし、化学結合の性質上、原子は短距離秩序を持つことがあります。

図01: 結晶性固体と非晶性固体の構造を示す図

同様に、溶融した材料を急冷することで、他の非晶質材料も調製することができる。非晶質固体は融点が高くない。広い温度範囲で液状化する。ゴムのような非晶質固体は、タイヤ**に有用です。ガラスやプラスチックは、**家庭用品や実験器具などに使用することができます。

結晶性固体は何ですか？

規則正しい構造と対称性を持つ結晶性の固体または結晶。原子、分子またはイオンが特定の方法で配列された結晶で、それゆえ長距離の秩序性を持つ。このタイプのエンティティでは、規則的な繰り返しパターンがあるため、繰り返し単位を識別することができます。

結晶の定義は、「原子が規則正しい周期で配列された均質な化合物」である。例えば、岩塩、食塩（NaCl）、石英（SiO2）などが挙げられる。しかし、結晶は鉱物に限らず、砂糖、セルロース、金属、骨、さらにはDNAなど、ほとんどの固形物質が含まれています。

また、水晶は石英や花崗岩などの大きな結晶質の岩石など、地球上に自然に存在する物質です。また、生物によって結晶が形成されることもある。例えば、カルサイトは軟体動物の産物である。水晶は、雪や氷、氷河などの形で存在します。

図02：結晶構造

また、結晶はその物理的・化学的性質によって分類することができます。例えば、共有結合結晶（ダイヤモンドなど）、金属結晶（黄鉄鉱など）、イオン結晶（塩化ナトリウムなど）、分子結晶（砂糖など）などが挙げられる。さらに、この水晶には、さまざまな形や色があります。そのため、美的な価値があり、また、治療効果があると考える人もいるため、これらの水晶**をジュエリーに使用することもあります。

アモルファスと結晶性固体の違い

非晶質固体と結晶質固体は、その化学構造が異なる。したがって、非晶質固体と結晶質固体の決定的な違いは、結晶質固体が構造内の原子や分子の長距離配列に秩序があるのに対して、非晶質固体は長距離配列に秩序がないことであると言える。さらに、結晶性固体では構造全体を構成する繰り返し単位が存在するが、非晶質固体では繰り返し単位を特定することができない。

また、非晶質固体と結晶質固体の違いとして、結晶質固体は融点がシャープであるが、非晶質固体はシャープでない。また、結晶質固体は等方性**（方向によって性質が異なる）ですが、非晶質固体は等方性（どの方向から見ても同じ性質）です。

概要 - アモルファス vs. 結晶性固体

固体は大きく分けて、非晶質、半晶質、結晶質の3種類があります。非晶質固体と結晶質固体の大きな違いは、結晶質固体が原子や分子の長距離配列に秩序があるのに対して、非晶質固体は長距離配列に秩序がないことである。

引用

1 Douglas, Ronald Walter, et al."Amorphous solids", Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, 22 April 2016.2はこちら。歌詞です。"12.1: Crystalline and amorphous solids", Chemistry Library, National Science Foundation, 26 November 2018.こちらで入手可能です 2 歌詞"12.1: 結晶と非晶質固体", 国立科学財団化学図書館, 2018年11月26日