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最終更新 2026-10-28

配位数とは

Coordination Number

配位数とは、結晶の中で1つの原子のすぐ隣(最も近い距離)にある原子の数です。単純立方格子で6、体心立方格子で8、面心立方格子と六方最密構造で12です。シリコンなどのダイヤモンド構造は、隣の4個の原子と正四面体の方向に共有結合を作るため、配位数が4になります。

目次6項目
  1. 定義・解説
  2. 図解
  3. よくある質問
  4. 関連用語
  5. 比較・違いを学ぶ
  6. 出典・参考資料

定義・解説

配位数とは、結晶の中で1つの原子(またはイオン)のすぐ隣、つまり最も近い距離にある原子の数のことです。原子がどれだけ密に詰まっているか、どのような結合をしているかを表す目安になります。たとえば単純立方格子では6、体心立方格子では8、面心立方格子と六方最密構造では12で、12が同じ大きさの球を詰めたときの最大値です。

半導体のシリコンやダイヤモンド、GaAsなどのダイヤモンド構造・閃亜鉛鉱構造では、配位数は4です。これは、原子が隣の原子4個と、正四面体の方向に共有結合を作っているためです(sp3混成軌道)。配位数が4の構造は充填率が約34%と、すき間の多い構造になっています。このすき間には、ドーパントや不純物の原子が入り込むこともあります。

イオンの結晶では、陽イオンと陰イオンの大きさの比で配位数が決まり、塩化ナトリウム型では6、塩化セシウム型では8になります。アモルファス(非晶質)の材料では、原子の並びに長い距離の規則性はありませんが、すぐ隣の原子の数(配位数)は結晶とほぼ同じに保たれていることが多く、アモルファスシリコンでも配位数はおおむね4です。

図解

ダイヤモンド構造、単純立方格子、体心立方格子、面心立方格子と六方最密構造の配位数と充填率

図をタップで2倍に拡大

閃亜鉛鉱構造・ウルツ鉱構造の配位数も4。

よくある質問(FAQ)

面心立方格子の配位数はなぜ12なのですか?
面心立方格子の面の中心にある原子に注目すると、同じ面の4つの角の原子と、その面を共有する上下の2つの立方体の面の中心の原子4個ずつ、計12個が等しい最短の距離にあるためです。同じ大きさの球を最も密に詰めると、1つの球に接する球は12個になります。
シリコンの配位数が4なのはなぜですか?
シリコンの原子は最も外側に4個の電子を持ち、それぞれを隣の原子と共有して、正四面体の方向に4本の共有結合を作るためです。結合の数で隣の原子の数が決まるため、密に詰まった金属の結晶より配位数が小さく、すき間の多い構造になります。

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出典・参考資料

  1. 室蘭工業大学 亀川厚則「セラミックス材料学2019(3回目) 配位数と結晶構造」(2026/10/28 確認)