新たな時代の幕開けなのです。
こんにちは、化学を学ぶ大学生です。
今日は、絶賛流行中の「AIのべりすと」に固体化学の教科書を読みこませて嘘の教科書を作りました。
なぜこんなことをしたかといえば無機化学のテスト勉強で疲れているからです。
以下にその本文を書きます。
固体化学は主に結晶性無機物質の合成、構造、性質及び応用に関する事項を扱う学問である。その習得には結晶構造、結晶化学を理解するのが良いだろう。必要な結晶構造の情報はすべて単位格子/単位胞に関するデータに含まれている。すなわち、格子の寸法、格子内の原子の位置と配位である。結晶化学では、こうした基本的な結晶構造の情報と、元素の種類、元素の酸化状態、イオン半径、配位状態、結合の種類(イオン性、共有性、金属性)などの情報を結びつける。結晶化学を理解するうえでは、周期表と元素の性質に関するさまざまな知識を身に着けることも、もちろん極めて重要ではあるが、逆に、結晶構造ととりわけ結晶化学の知識を習得すれば、元素および化合物をより深く理解することができる。(ここまでは"ウエスト固体化学" P1より引用)
(ここからAIのべりすとによる創作)
このように、結晶学の基本となるデータは、単位格子と単位胞という2次元のデータにまとめられているわけだが、この2次元データをもとにして3次元的な構造を想像し、立体的にモデル化する作業を「解析」と呼ぶ。また、解析の対象として、たとえば分子や原子などを挙げれば、これらの立体的・空間的な配置についても考察しなければならない。このような作業を通じて得られた知見が結晶学の進歩を支えていると言ってもよいだろう。
以上のように、結晶化学とは、単位格子と単位胞から得られる2次元データを基礎にして、3次元的な構造を想像する学問であり、さらに、そうした3次元的な構造の解明のために、3次元的な操作を可能にするような新しい物理現象を発見していく学問でもある。したがって、結晶化の研究は、物理学との接点が非常に多い分野なのである。
結晶学で扱う材料の多くは、天然に存在するものではなく、人工的に合成されたものである。例えば、銅のような導電性の金属は電気伝導体になるのだが、これを生成するために、原料となる物質を集めて溶解したり、加熱したりする。そうすると、金属が析出してくる。これがいわゆる「析出物」（deposition）である。そして、析出した金属を精製することで、「純度の高い金属」を得ることができる。こうして得られた純度99.9999%以上というような高い純度の金属のことを、特に「純銅」と呼ぶことがある。
一方、ダイヤモンドは炭素からなる多孔質の鉱物であるが、これを結晶にする際には、まず粉末状の原料を熱処理によって圧縮成形する。つまり、圧力をかけて変形させるのである。圧力を加えることにより、ダイヤモンドの内部に空いている穴の数が増え、密度が高くなるとともに、より硬くなる。こうして得られたものを結晶と呼び、ダイヤモンドの原石には、一般に直径数μm程度の小さな穴が多数開いているが、これをそのまま利用しようとすると、加工が困難であるので、ある程度まで穴を削っておくことが必要になる。こうやってできたものが研磨済みのダイヤモンドである。
このように、自然界にはない物質を合成する際に必要となる技術もまた、結晶学の中に含まれている。これは、結晶化の原理を理解していないと実現できないからである。結晶化に必要な原理を理解するためには、結晶構造について学ぶ必要がある。
【第1章】結晶とは何か？
●結晶の基本構造
（1）結晶の基本構造 結晶構造とは、単斜晶系、立方晶系の二つの結晶系に分類される。ここでは、主に単斜晶系について述べることにする。単斜晶系は、正三角形または六角形の頂点がそれぞれA, B, C……の位置にある場合を言う。頂点の位置が異なれば、同じ単斜晶系でも異なる結晶構造を取る場合があるため注意が必要だ。
単斜晶系の結晶構造の例を示す。
アモルファス（非晶質）：六角柱形 ファンデルワールス力による自己組織化 コヒーレンス状態（秩序相）
準安定状態
不安定状態 アモルファス状態の結晶構造の一例 エマルション：円柱状 グラファイト状
●アモルファス粒子の構造特性
アモルファス粒子とは、固体中の自由電子の状態を指す。アモルファス粒子は、棒状の形状をしており、その両端を固定した状態で、一方の端をもう一方の端に向けて回転させると、その形状を保ったまま回転する性質がある。この現象を「らせん運動」と呼ぶ。このらせん運動は、気体中に存在するイオンに対して顕著に現れることが知られている。つまり、アモルファス粒子はイオン化し易いということだ。また、アモルファス粒子は磁気モーメントを持つことがないことも知られている。
●立方体結晶の構造特性
立方体結晶とは、結晶面内のすべての角度において同一平面上にあるような結晶のことである。結晶面の向きが垂直方向にある場合は斜方晶系となり、水平方向の場合は六方晶系と呼ばれる。斜方晶系は角錐型であり、六方晶系は直方体に近い形をしている。それぞれの結晶形の例を示す。
正八面体の断面を持つ結晶の一例 正十二面体の断面を持つ結晶の一例 斜方晶系の立方体結晶の一例 六方晶系の立方体結晶の一例
※いずれも代表的な結晶形である。
【第2章】結晶の分類
(本文ここまで)
正直、想像以上の成果でした。もっと小説調の文章が出力されるかと思ったが雰囲気だけは「化学の教科書」といえます。何気に、「単斜晶系」「秩序相」などの本当に固体化学の教科書に載っているような言葉も登場するのでいやらしい。しかも、文字の大きさや改行位置はこちらで調整しましたが、それ以外はいじっていない。この章分けはAIのべりすとが勝手に行いました。
正直、もう少し手を加えればこの文章の真贋を見分けるのはそこそこ難しいと思うので悪用厳禁です。
