結晶(けっしょう)とアモルファス

原子(げんし)・分子(ぶんし)・イオンなどの粒子(りゅうし)が、空間(くうかん)の中(なか)で三次元(さんじげん)的(てき)に規則正(きそくただ)しく、同(おな)じパターンを繰(く)り返(かえ)して配列(はいれつ)した固体(こたい)を結晶(けっしょう)という。食塩(しょくえん)や水晶(すいしょう)、金属(きんぞく)の塊(かたまり)なども、小(ちい)さな粒(つぶ)でできた結晶(けっしょう)の集(あつ)まりである。

結晶(けっしょう)の中(なか)で、同(おな)じ配列(はいれつ)が繰(く)り返(かえ)される最小(さいしょう)の立体(りったい)の単位(たんい)を単位(たんい)格子(こうし)という。単位(たんい)格子(こうし)の頂点(ちょうてん)や面(めん)、内部(ないぶ)など、粒子(りゅうし)が占(し)める位置(いち)を格子点(こうしてん)という。単位(たんい)格子(こうし)を結晶(けっしょう)の中(なか)で縦(たて)・横(よこ)・奥(おく)にすき間(ま)なく並(なら)べると、もとの結晶(けっしょう)全体(ぜんたい)の形(かたち)になる。

1個(こ)の粒子(りゅうし)に最(もっと)も近(ちか)い距離(きょり)にあるほかの粒子(りゅうし)の数(かず)を配(はい)位数(いすう)（新しいタブで開きます）というが、実際(じっさい)の配(はい)位数(いすう)の数(かぞ)え方(かた)は、次(つぎ)のページ以降(いこう)で金属(きんぞく)結晶(けっしょう)（新しいタブで開きます）やイオン結晶(けっしょう)（新しいタブで開きます）を使(つか)って確(たし)かめていく。

原子(げんし)や分子(ぶんし)の配列(はいれつ)に規則(きそく)性(せい)がない固体(こたい)をアモルファス（非晶質(ひしょうしつ)）という。窓(まど)や瓶(びん)に使(つか)われるガラスの主成分(しゅせいぶん)である二酸化(にさんか)ケイ素(そ)（新しいタブで開きます）SiO₂は、結晶(けっしょう)（水晶(すいしょう)・石英(せきえい)）になることもあれば、原子(げんし)の並(なら)びが不規則(ふきそく)なアモルファスのガラスになることもある。

太陽(たいよう)電池(でんち)などに使(つか)われるアモルファスシリコンも、ケイ素(そ)原子(げんし)が規則正(きそくただ)しいダイヤモンド型(がた)の結晶(けっしょう)構造(こうぞう)を作(つく)らず、不規則(ふきそく)に並(なら)んだ物質(ぶっしつ)である。

同(おな)じ成分(せいぶん)の物質(ぶっしつ)でも、結晶(けっしょう)になるかアモルファスになるかで、透明(とうめい)さや硬(かた)さなどの性質(せいしつ)が変(か)わってくる。

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結晶(けっしょう)は、液体(えきたい)をゆっくり冷(ひ)やしたときなど、粒子(りゅうし)が時間(じかん)をかけて最(もっと)も安定(あんてい)な配置(はいち)（規則正(きそくただ)しい配列(はいれつ)）に落(お)ち着(つ)いてできる。粒子(りゅうし)どうしの結合(けつごう)の強(つよ)さがどこも均一(きんいつ)なため、温度(おんど)を上(あ)げるとある決(き)まった温度(おんど)（融点(ゆうてん)）でいっせいに結合(けつごう)が切(き)れ、全体(ぜんたい)が一度(いちど)に液体(えきたい)になる。

一方(いっぽう)、ガラスのように粘(ねば)り気(け)の大(おお)きい液体(えきたい)を急(きゅう)に冷(ひ)やすと、粒子(りゅうし)が規則正(きそくただ)しく並(なら)ぶ時間(じかん)がないまま固(かた)まってしまう。できたアモルファスは場所(ばしょ)によって粒子間(りゅうしかん)の結合(けつごう)の強(つよ)さがまちまちなので、ある温度(おんど)の範囲(はんい)で弱(よわ)い部分(ぶぶん)から順(じゅん)に軟(やわ)らかくなっていき、はっきりした融点(ゆうてん)を示(しめ)さない。

この違(ちが)いから、結晶(けっしょう)は一定(いってい)の温度(おんど)で急(きゅう)に融(と)ける一方(いっぽう)、アモルファスは温度(おんど)が上(あ)がるにつれてじわじわ軟(やわ)らかくなるという性質(せいしつ)の差(さ)が生(う)まれる。