結晶になるのはなぜですか？

質問

こんにちは！
今度中学校の選択理科の授業で
個人で実験をする事になりました。
私は
・食塩（塩化ナトリウム？）の結晶
・硫酸銅の結晶
・ミョウバンの結晶
を作ろうと思いました。
それで、実験の方法は分かったのですが
先生に「なんで結晶は結晶になるのか」を
調べるように言われて…
色々検索してみたんですが
分かりませんでした；；
オススメのサイトや理由を教えてくださる方、
どうかお願いします＞＜
もうみんな実験に入ろうとしてるんです；；

回答No.2

Mr_Holland

中学理科でうまく説明できるか分かりませんが、トライしてみますね。

「なんで結晶は結晶になるのか」とのご質問ですが、実験で扱う３つの結晶はいずれもイオン結晶になるものなので、これらの物質はなぜイオン結晶を作るのかと質問を置き換えて説明します。
（実は、金属結晶などこれ以外にも結晶を作る物質がありますが、大学レベルでないと説明できないので省きます。）

これらの物質は水溶液中ではイオン化して、マイナス・イオンとプラス・イオンに分かれて自由に動き回っています。
水を少なくしていくとイオンの動き回れる範囲が狭まり、やがてマイナス・イオンとプラス・イオンが電気力で引き合い、逆にマイナス同士やプラス同士は反発し合う中で、マイナス・イオンとプラス・イオンの規則正しい配列が作られるようになり、これがイオン結晶になります。
もし一言で言うとすれば、マイナス・イオンとプラス・イオンが電気力による相互作用で規則正しく配列するから、ということになるでしょうか。

なお、これは興味と余力があったときに調べることにして欲しいのですが、
硫酸銅とミョウバンのプラス・イオンは、学校ではCu2+やAl3+、K+で習っているかもしれませんが、実はこの２つの物質は水和物といって金属イオンの周囲にイオン的には帯電していない水分子H2Oを配置しており、そのまま結晶になるものなのです。
（なぜイオン的に帯電していない水分子がくっつくのかを理解するには、高校理科の電気分極の知識が必要になります。）
ですから、水和物のことを考えると厳密には上記の説明では不足があるのですが、中学理科では水和物には触れないものと考えて、敢えて省いています。

なお、例として、硫酸銅の結晶構造を図示したものがありましたので、参考URLとして紹介しますね。
図の中で、銅イオンと水分子の酸素原子とが黒い実線で結ばれているところが電気分極にかかわる部分です。

参考URL：

http://www.chem.ous.ac.jp/~gsakane/cuso4.html

お礼

わかりやすい回答ありがとうございましたっ！！
参考URLまで載せていただいて…
嬉しいです＞＜
これで、念願の実験ができます；；
教えていただいた事を存分に生かして
頑張りますっ！！

回答No.1

T N（@hokkai1234）

化学変化をさせて結晶を作るんですね。飽和水溶液から作るのかな。
たとえば同じ濃度の塩酸（HCl）と、水酸化ナトリウム（NaCl）水溶液を混ぜると、NaCl（食塩）とH2O（水）ができます。ここで水は乾燥してなくなると（少なくなると）溶けきらないNaClが出てくるのです。これが結晶になることです。混ぜたときには水に溶けた状態なので、見えませんが、食塩がNa+とCl-に分離している（イオン化している）状態なので見えません。（難しいか・・・）水がなくなるとイオン化しているものが結合して物質化するから結晶として見える。他の物質も同じではないでしょうか。ちなみに硫酸銅は有毒ですから扱いは慎重に。

飽和水溶液から作る（食塩・硫酸銅）
http://asaitou-web.hp.infoseek.co.jp/kesshou/myou-040.html
ミョウバン
http://www.chemistryquestion.jp/situmon/shitumon_koukoukagaku_kagaku53_alum_crystal.html

お礼

分かりやすく説明していただいて嬉しいです＞＜
ありがとうございましたっ！！
さっそく参考URLみてみます～