基礎化学:固形物

固形物はその名の通りで固形の物体のことを指しますが、この語は主に食物について述べる場合に流動物に対して用いられるものです。最初から固体の状態である物体はもちろん、液体になっているものを化学的な手法によって固めたものも固定物に含まれます。数学的な表現で述べれば、固形物の部分集合にあたるものの一つが固体と言うことができるでしょう。

固体は、液体と気体とともに物質の三態の一つです。固定は、気体や液体と比較すると原子や分子、イオンが密になっており、体積や形の変化が少ないのが大きな特徴です。原子や分子の配列はバラバラで性質は一定ではありませんが、中にはダイヤモンドや氷、金属の大半、塩化ナトリウム(食塩)などのように規則的にならんでいるものがあり、それは「結晶」と呼ばれます。また、人間の目からはわかりませんが、固体は熱エネルギーを持っていて振動もしています。この揺れの振幅は温度が上がるにつれて大きくなり、エネルギーが原子や分子間の結合の力を上回るようになると、液体もしくは気体への変化が起きます。

固体は電気伝導性の有無によっても、導体・半導体・絶縁体に分類することができます。導体には多くの金属や合金が、絶縁体にはガラスや紙などが含まれます。半導体は、導体と絶縁体の中間程度の電気伝導性を持つものを指します。

固体以外で固形物に含まれるものとしてよく挙げられるのが、「ゲル」または「ジェル」と呼ばれるものです。こちらはゾル(コロイド溶液)が何らかの原因で固まってできたもので、架橋とよばれる連結の手法によって種類分けすることができ、共有結合で連結したものが化学ゲル、それ以外の手法でつながっているものが物理ゲルと呼ばれます。狭義のゲルは寒天やゼラチンをはじめとするゼリーを指しますが、豆腐やこんにゃく、シリカゲル、セメント水和物などもゲルにふくめて論じられることがあり、加熱することによってゲルに変化させられる物質も含めれば、ゲルの種類は非常にたくさんあります。