火山についてのQ&A

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「Q&A火山噴火」

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Question #1925
Q 黒いケイ素と酸素が結びつくとなぜ無色の石英になるのですか? (08/15/01)

ミッチ−:中学生:14

A (HPの管理の都合で掲載が遅れました)


 これはトンチ問題みたいですね.私の知識ではこの問題にまと もに答えることはできないので,問題の周囲を回るだけにしたい と思います.
 まず珪素が黒いかどうかですが,純粋な珪素の結晶は金属 光沢を持っていて,表面は「銀色」です.理化学辞典によると 結晶質のものは「暗青灰色」,無定形のものは「褐色」と書いて あります.鉄,銀,亜鉛などの金属元素に比べて,色が濃いこと は確かなようです.ただし,例えば炭素の結晶も,石墨(セキボク, グラファイト)は真っ黒ですが,ダイヤモンドは無色透明であるよう に,同じ元素でも結晶構造によって色は大きく変化します.
 次に酸素が結びつくと無色になるという点ですが,酸化物の 色は様々です.酸化アルミニウム,酸化マグネシウム,酸化 亜鉛などは白色ですが,鉄は酸化すると黒い磁鉄鉱になり, 更に酸化すると赤い赤鉄鉱になります.マンガンの酸化物も, 酸素とマンガンの割合によって,黒,緑,赤など様々な色を呈し ます.そもそも,酸素自身が必ずしも無色ではなく,例えば酸素 を冷却して液体にすると,青い色になるそうです.オゾンも酸素 だけでできているガスですが,やや青みを帯びていて,冷却固 化させると黒紫色になるそうです.
 要するに物質の色というのは元素の種類だけでは決まらず, 元素の結合の状態によって大きく変わります.これは,物質を通 過する(または反射される)光の性質は,その物質をつくる原子 の一番外側の電子に影響されていて,隣の原子との結合状態 を決めているのもこの外側の電子だからです.石英もわずかな 不純物の存在や放射線を照射することによって黒,紫,黄など 様々な色を呈します.物質の色の問題は不思議で,だれでも 疑問に思うことですが,きちんと説明するのは難しいことです.
 (10/11/01)

石渡 明(金沢大学・理学部・地球学科) 


May 2012. The Volcanological Society of Japan.  kazan-gakkai@kazan.or.jp