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固溶体

索引 固溶体

固溶体(こようたい、solid solution)とは、2種類以上の元素(金属の場合も非金属の場合もある)が互いに溶け合い、全体が均一の固相となっているものをいう。非金属元素同士が互いに溶け合った場合は、混晶(こんしょう)ともいう(固溶体とほぼ同じ意味で使われる)。合金や鉱物に多く見られる。固溶体を作ることによって材料を強化することを固溶強化という。.

39 関係: 偏析偏晶合金坪井誠太郎仮晶包析包液包晶ラメラ構造ヒューム‐ロザリーの法則ドロマイトホウ素全率固溶体共析共晶元素固体灰長石窒素端成分結晶炭素炭素鋼焼入れ非金属元素金属金属工学金属間化合物酸素鉱物鉱物学東京大学出版会森本信男水素溶液浸炭方解石斜長石曹長石

偏析

偏析(へんせき:monotectoid)は合金などが凝固するときの凝固形態、結晶組織の一つで、固相α1から固相α2と固相βが形成したときにできる結晶である。 偏析ができるような反応を偏析反応(monotectoid reaction)という。 (偏晶反応、共析反応とよく似ている。) 固相がα1とα2に分解するが固相βとなるのはα2だけと偏っているため「偏析」という。.

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偏晶

偏晶(へんしょう:monotectic)は合金などが凝固するときの凝固形態、結晶組織の一つで、液相L1から液相L2と固相αが形成したときにできる結晶である。 偏晶ができるような反応を偏晶反応(monotectic reaction)という。 (偏析反応とよく似ている。) 液相がL1とL2に分解するが固相αとなるのはL1だけと偏っているため「偏晶」という。.

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合金

合金(ごうきん、alloy)とは、単一の金属元素からなる純金属に対して、複数の金属元素あるいは金属元素と非金属元素から成る金属様のものをいう。純金属に他の元素を添加し組成を調節することで、機械的強度、融点、磁性、耐食性、自己潤滑性といった性質を変化させ材料としての性能を向上させた合金が生産されて様々な用途に利用されている。 一言に合金といっても様々な状態があり、完全に溶け込んでいる固溶体、結晶レベルでは成分の金属がそれぞれ独立している共晶、原子のレベルで一定割合で結合した金属間化合物などがある。合金の作製方法には、単純に数種類の金属を溶かして混ぜ合わせる方法や、原料金属の粉末を混合して融点以下で加熱する焼結法、化学的手法による合金めっき、ボールミル装置を使用して機械的に混合するメカニカルアロイングなどがある。ただし、全ての金属が任意の割合で合金となるわけではなく、合金を得られる組成の範囲については、物理的・化学的に制限(あるいは最適点)が存在する。.

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坪井誠太郎

坪井 誠太郎(つぼい せいたろう、1893年9月8日 - 1986年9月22日)は、日本の地球科学者。専門は、地質学・鉱物学・岩石学。.

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仮晶

仮晶(かしょう、pseudomorph)または仮像(かぞう)とは、鉱物の結晶形が保たれたまま、中身が別の鉱物によって置き換わることで、本来はありえない外形をとる現象。 鉱物の外形が他の鉱物の仮晶である旨を表記する場合には、元の鉱物名に仮晶とつける。例えば、ある鉱物が黄鉄鉱を置き換えて、黄鉄鉱の結晶外形を持っているときは「黄鉄鉱仮晶」のように表現する。.

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包析

包析(ほうせき:peritectoid)は合金などが凝固するときの凝固形態、結晶組織の一つで、固相γが固相βの周りを包むように反応して、別の固相αを形成したときにできる結晶である。 包析ができるような反応を包析反応(peritectoid reaction)という。 (包晶反応とよく似ている。).

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包液

包液反応(ほうえきはんのう:syntectic reaction)は合金などが凝固するときの反応の一つで、液相L1と液相L2が反応し新たな固相αを形成する反応である。 実例は少ない。 例:Na-Zn系の中間層.

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包晶

包晶(ほうしょう:peritestic)は合金などが凝固するときの凝固形態、結晶組織の一つで、液相Lが固相αの周りを包むように反応して、別の固相βを形成したときにできる結晶である。 包晶ができるような反応を包晶反応(peritestic reaction)という。 (包析反応とよく似ている。).

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ラメラ構造

ラメラ構造(ラメラストラクチャー=液晶構造)とは液体と固体の中間にある物質を示す液晶状態の中の一つである。 液晶状態を生成させるための方法=サーモトロピック液晶(Thermotropic Liquid Crystal).

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ヒューム‐ロザリーの法則

ヒューム‐ロザリーの法則とは、ウィリアム・ヒューム=ロザリーが発表した2元合金の溶解度や金属間化合物に関するさまざまな法則のことである。ヒューム‐ロザリーの法則は初めは経験則だったが、その後、物理学者ネヴィル・モット、ジョーンズによって理論的に解明された。 主に、原子容積効果、電子濃度による固溶限、相対原子価効果、化学的親和力効果などがある。これらの法則を満たしていない場合は、合金は固溶しにくいということを示している。特に、1934年に発表された「原子容積効果」と「電子濃度による固溶限」に関する法則は学会に衝撃を与え、影響力が大きかった。.

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ドロマイト

ドロマイト ドロマイト ドロマイト(dolomite)は、鉱物である苦灰石(CaMg(CO3)2)、あるいは岩石である苦灰岩を指す。どちらを指すか区別できないので、苦灰岩のことはドロストーン(dolostone)ともいう。また、鉱石名としても使われる。 鉱石の色は灰色か白色で、石灰石に似る。石灰石が海水中で変容して生成する。.

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ホウ素

ホウ素(ホウそ、硼素、boron、borium)は、原子番号 5、原子量 10.81、元素記号 B で表される元素である。高融点かつ高沸点な硬くて脆い固体であり、金属元素と非金属元素の中間の性質を示す(半金属)。1808年にゲイ.

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全率固溶体

全率固溶体(ぜんりつこようたい:all proportional solid solution、ぜんりつこよう:isomorphous)は液相状態でも固相状態でもあらゆる濃度で溶け合うような固溶体である。液相(L)と固相(α)からなる。.

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共析

共析(きょうせき:eutectoid)は合金などが凝固するときの凝固形態、結晶組織の一つで、固相γが分解して固相αと固相βを形成したときにできる結晶である。 共析ができるような反応を共析反応(eutectoid reaction)という。 (液相Lが分解する共晶反応とよく似ている。).

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共晶

重量パーセント)による相の関係。 共晶(きょうしょう、eutectic)は合金などが凝固するときの凝固形態、結晶組織の一つで、液相Lが分解して固相αと固相βを形成したときにできる結晶である。 共晶ができるような反応を共晶反応(eutectic reaction)という。 (固相γが分解する共析反応とよく似ている。) たとえば2種類の金属AとBを溶解して合金をつくる場合、AとBの比率が金属Aに対するBの固溶限(固溶体をつくる限界)までの範囲や、Bに対するAの固溶限までの範囲にないと、合金は、それぞれ違った成分比の固溶体の結晶がまじりあったものになる。これを共晶組織という。混晶という用語と区別されないで使われるときもある。 例:Fe-C系においては1130℃、Fe-4.25 wt.%の共晶点がありここでは という反応になっている。.

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元素

元素(げんそ、elementum、element)は、古代から中世においては、万物(物質)の根源をなす不可欠な究極的要素広辞苑 第五版 岩波書店を指しており、現代では、「原子」が《物質を構成する具体的要素》を指すのに対し「元素」は《性質を包括する抽象的概念》を示す用語となった。化学の分野では、化学物質を構成する基礎的な成分(要素)を指す概念を指し、これは特に「化学元素」と呼ばれる。 化学物質を構成する基礎的な要素と「万物の根源をなす究極的要素」としての元素とは異なるが、自然科学における元素に言及している文献では、混同や説明不足も見られる。.

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固体

固体インスリンの単結晶形態 固体(こたい、solid)は物質の状態の一つ。固体内の原子は互いに強く結合しており、規則的な幾何学的格子状に並ぶ場合(金属や通常の氷などの結晶)と、不規則に並ぶ場合(ガラスなどのアモルファス)がある。 液体や気体と比較して、変形あるいは体積変化が非常に小さい。変形が全く起こらない剛体は理想化された固体の一つである。連続体力学においては、固体は静止状態においてもせん断応力の発生する物体と捉えられる。液体のように容器の形に合わせて流動することがなく、気体のように拡散して容器全体を占めることもない。 固体を扱う物理学は固体物理学と呼ばれ、物性物理学の一分野である。また物質科学はそもそも、強度や相変化といった固体の性質を扱う学問であり、固体物理学と重なる部分が多い。さらに固体化学の領域もこれらの学問と重なるが、特に新しい物質の開発(化学合成)に重点が置かれている。 今まで知られている最も軽い固体はエアロゲルであり、そのうち最も軽いものでは密度は約 1.9 mg/cm3 と水の密度の530分の1程度である。.

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灰長石

長石(かいちょうせき、anorthite、アノーサイト)は、鉱物(ケイ酸塩鉱物)の一種。長石グループの鉱物で、カルシウムに富む斜長石。 化学組成は CaAl2Si2O8 で、曹長石(NaAlSi3O8)と連続固溶体をつくる。 火成岩や変成岩に普通に含まれる造岩鉱物。 赤い色のサンストーン(日長石)は灰長石の一種。.

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窒素

素(ちっそ、nitrogen、nitrogenium)は原子番号 7 の元素。元素記号は N。原子量は 14.007。空気の約78.08 %を占めるほか、アミノ酸をはじめとする多くの生体物質中に含まれており、地球のほぼすべての生物にとって必須の元素である。 一般に「窒素」という場合は、窒素の単体である窒素分子(窒素ガス、N2)を指すことが多い。窒素分子は常温では無味無臭の気体として安定した形で存在する。また、液化した窒素分子(液体窒素)は冷却剤としてよく使用されるが、液体窒素温度 (-195.8 ℃, 77 K) から液化する。.

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端成分

端成分(英語:end member)とは、鉱物学の分野で鉱物を構成する主要成分を表す表示法の事である。 結晶内で複数の成分が均一かつ無秩序に分布した単相の固体を固溶体と呼ぶ。固溶体を構成する元素は、分子のような判りやすい形態ではなく、無秩序な結晶構造を取っている。それらを理解しやすいよう、鉱物学的に分類し、質・量的に説明する必要性から一般的に利用される。.

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結晶

結晶(けっしょう、crystal)とは原子や分子が空間的に繰り返しパターンを持って配列しているような物質である。より厳密に言えば離散的な空間並進対称性をもつ理想的な物質のことである。現実の物質の大きさは有限であるため、そのような理想的な物質は厳密には存在し得ないが、物質を構成する繰り返し要素(単位胞)の数が十分大きければ(アボガドロ定数個程度になれば)結晶と見なせるのである。 この原子の並びは、X線程度の波長の光に対して回折格子として働き、X線回折と呼ばれる現象を引き起こす。このため、固体にX線を当てて回折することを確認できれば、それが結晶していると判断できる。現実に存在する結晶には格子欠陥と呼ばれる原子の配列の乱れが存在し、これによって現実の結晶は理想的な性質から外れた状態となる。格子欠陥は、文字通り「欠陥」として物性を損ねる場合もあるが、逆に物質を特徴付けることもあり、例えば、一般的な金属が比較的小さな力で塑性変形する事は、結晶欠陥の存在によって説明される。 準結晶と呼ばれる構造は、並進対称性を欠くにもかかわらず、X線を回折する高度に規則的な構造を持っている。数学的には高次元結晶の空間への射影として記述される。また、液晶は3次元のうちの一つ以上の方向について対称性が失われた状態である。そして、規則正しい構造をもたない物質をアモルファス(非晶質)と呼び、これは結晶の対義語である。.

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炭素

炭素(たんそ、、carbon)は、原子番号 6、原子量 12.01 の元素で、元素記号は C である。 非金属元素であり、周期表では第14族元素(炭素族元素)および第2周期元素に属する。単体・化合物両方において極めて多様な形状をとることができる。 炭素-炭素結合で有機物の基本骨格をつくり、全ての生物の構成材料となる。人体の乾燥重量の2/3は炭素である​​。これは蛋白質、脂質、炭水化物に含まれる原子の過半数が炭素であることによる。光合成や呼吸など生命活動全般で重要な役割を担う。また、石油・石炭・天然ガスなどのエネルギー・原料として、あるいは二酸化炭素やメタンによる地球温暖化問題など、人間の活動と密接に関わる元素である。 英語の carbon は、1787年にフランスの化学者ギトン・ド・モルボーが「木炭」を指すラテン語 carbo から名づけたフランス語の carbone が転じた。ドイツ語の Kohlenstoff も「炭の物質」を意味する。日本語の「炭素」という語は宇田川榕菴が著作『舎密開宗』にて用いたのがはじめとされる。.

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炭素鋼

炭素鋼(たんそこう、carbon steel)とは、鉄と炭素の合金である鋼の一種で、炭素以外の含有元素の量が合金鋼に分類されない量以下である鋼である。加工が容易で廉価なので一般的によく使用される鉄鋼材料である。.

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焼入れ

入れ(やきいれ、)とは、金属を所定の高温状態から急冷させる熱処理である。焼き入れとも表記する。 広義には、金属全般を所定の高温状態から急冷させる操作を行う処理を指し、狭義には、鉄鋼材料(特に鋼)を金属組織がオーステナイト組織になるまで加熱した後、急冷してマルテンサイト組織を得る熱処理を指す。本記事では、狭義の方の鋼の焼入れについて主に説明する。 焼入れを行うことにより、鉄鋼材を硬くして、耐摩耗性や引張強さ、疲労強度などの強度を向上させることができる。焼入れ性がよい材料ほど、材料内部深くまで焼きを入れる(マルテンサイト化させる)ことができる。焼入れしたままでは硬いが脆くなるため、靭性を回復されて粘り強い材料にするために焼戻しを焼入れ後に行うのが一般的である。焼入れ処理にともなって割れやひずみなどの欠陥が起きる可能性があり、冷却方法などに工夫が行われる。.

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非金属元素

非金属元素(ひきんぞくげんそ、nonmetal)とは、金属元素以外の元素のこと。 元素のうち特定の性質(単体が光沢、導電性、延性・展性に富む、いわゆる金属結晶をつくる)を持つものを「金属(元素)」と呼んでおり、非金属元素とはそれ以外の元素である。 金属以外という定義上、非金属そのものを特徴づける性質は一概には言えないが、非金属元素は金属元素に比べて電子親和力が高い。このため、自由電子を放出して金属結晶を形作ることができない。.

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金属

リウム の結晶。 リチウム。原子番号が一番小さな金属 金属(きんぞく、metal)とは、展性、塑性(延性)に富み機械工作が可能な、電気および熱の良導体であり、金属光沢という特有の光沢を持つ物質の総称である。水銀を例外として常温・常圧状態では透明ではない固体となり、液化状態でも良導体性と光沢性は維持される。 単体で金属の性質を持つ元素を「金属元素」と呼び、金属内部の原子同士は金属結合という陽イオンが自由電子を媒介とする金属結晶状態にある。周期表において、ホウ素、ケイ素、ヒ素、テルル、アスタチン(これらは半金属と呼ばれる)を結ぶ斜めの線より左に位置する元素が金属元素に当たる。異なる金属同士の混合物である合金、ある種の非金属を含む相でも金属様性質を示すものは金属に含まれる。.

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金属工学

金属工学、冶金学(きんぞくこうがく、やきんがく、英語:metallurgy)とは、材料工学の一分野であるが量的には人工物の大部分を担う分野であり、金属の物理的・化学的な性質についての評価や新しい金属の研究開発を行う学問である。本来は鉱石から有用な金属を採取・精製・加工して、種々の目的に応じた実用可能な金属材料・合金を製造する、いわゆる冶金を範囲とする学問であり、冶金学の名もこれにちなんだものである。.

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金属間化合物

金属間化合物(きんぞくかんかごうぶつ、intermetallic compound)は、2種類以上の金属によって構成される化合物。構成元素の原子比は整数である。成分元素と異なる特有の物理的・化学的性質を示す。構成元素が非金属である場合もあり、例として二ホウ化マグネシウム(MgB2, B: ホウ素は非金属)がある。MgB2 は2001年に転移温度 39 ケルビンの超伝導物質であることが分かり、一躍注目を浴びた。 金属間化合物の種類には、下記のようなものがある。.

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酸素

酸素(さんそ、oxygen)は原子番号8、原子量16.00の非金属元素である。元素記号は O。周期表では第16族元素(カルコゲン)および第2周期元素に属し、電気陰性度が大きいため反応性に富み、他のほとんどの元素と化合物(特に酸化物)を作る。標準状態では2個の酸素原子が二重結合した無味無臭無色透明の二原子分子である酸素分子 O として存在する。宇宙では水素、ヘリウムに次いで3番目に多くの質量を占めEmsley (2001).

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鉱物

いろいろな鉱物 鉱物(こうぶつ、mineral、ミネラル)とは、一般的には、地質学的作用により形成される、天然に産する一定の化学組成を有した無機質結晶質物質のことを指す。一部例外があるが(炭化水素であるカルパチア石など)、鉱物として記載されるためには、人工結晶や活動中の生物に含まれるものは厳密に排除される。また鉱物は、固体でなければならない()。.

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鉱物学

鉱物学(こうぶつがく、)は、地球科学の一分野。鉱物の化学、結晶構造、物理的・光学的性質を追求する。また、鉱物の形成と崩壊のプロセスについても研究する。固体物理学・無機化学・結晶学・地球化学・固体惑星科学・岩石学・鉱床学・博物学・材料科学の学際領域に存在する学問分野であり、地味ながら多彩な分野にまたがる学問である。.

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東京大学出版会

一般財団法人東京大学出版会(とうきょうだいがくしゅっぱんかい、英称:University of Tokyo Press)は、東京大学の出版部に当たる法人。東京大学総長を会長とし、東京大学の活動に対応した書籍の出版を主に行う。.

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森本信男

森本 信男(もりもと のぶお、1925年2月9日 - 2010年9月13日)は、日本の地球科学者。専門は結晶学・鉱物学。大阪大学・京都大学名誉教授。理学博士。長野県北安曇郡大町(現・大町市)生まれ。.

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水素

水素(すいそ、hydrogenium、hydrogène、hydrogen)は、原子番号 1 、原子量 1.00794の非金属元素である。元素記号は H。ただし、一般的には「水素」と言っても、水素の単体である水素分子(水素ガス) H を指していることが多い。 質量数が2(原子核が陽子1つと中性子1つ)の重水素(H)、質量数が3(原子核が陽子1つと中性子2つ)の三重水素(H)と区別して、質量数が1(原子核が陽子1つのみ)の普通の水素(H)を軽水素とも呼ぶ。.

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溶液

溶液(ようえき、solution)とは、2つ以上の物質から構成される液体状態の混合物である。一般的には主要な液体成分の溶媒(ようばい、solvent)と、その他の気体、液体、固体の成分である溶質(ようしつ、solute)とから構成される。 溶液は巨視状態においては安定な単一、且つ均一な液相を呈するが、溶質成分と溶媒成分とは単分子が無秩序に互いに分散、混合しているとは限らない。すなわち溶質物質が分子間の相互作用により引き合った次に示す集合体.

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浸炭

浸炭(しんたん、滲炭とも、英語:carburizing)とは、金属(特に低炭素鋼)の加工において、表面層の硬化を目的として炭素を添加する処理のことである。主に耐摩耗性を向上させるために行われる。 浸炭は素材を硬化させるための準備であり、硬化そのものは焼入れ・焼戻しにより行う。浸炭された金属は表層の炭素量のみが多い状態となる。焼入れに伴う硬化の程度は炭素量に強く依存するため、この状態で焼入れを行うと、内部は柔軟な構造を保ったまま、表面のみを硬化させることができる。従って耐摩耗性と靭性を両立させることが可能である。また浸炭後の後処理によって表面層と内部の間に応力が生じ、これが割れ(き裂や破壊)に対する抵抗性を与える。主に重機や機械部品などに行われる。.

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方解石

複屈折を示す方解石 方解石(ほうかいせき、calcite、カルサイト)は、鉱物(炭酸塩鉱物)の一種。組成は炭酸カルシウム(CaCO3)。 比重2.7。モース硬度3。六方晶系。.

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斜長石

斜長石のへき開した状態 斜長石(しゃちょうせき、Plagioclase)はケイ酸塩鉱物の中の長石の一種であり、固溶体の一つである。(2つのへき開面を持つことから、ギリシャ語のoblique fractureに因みplagioclase feldsparと名づけられた。)ドイツの鉱物学者であるが1826年に発見した。この鉱物は曹長石から灰長石までの一連の鉱物の端成分(それぞれの鉱物を組織するNaAlSi3O8やCaAl2Si2O8など)を占めており、ナトリウムやカルシウムなどの原子が結晶格子に入ることができるようになっている。斜長石はその抱合的な双晶か「レコードの溝効果」の観察で特定される。 斜長石は地殻の主要な構成成分であるため、岩石学で岩石の組成を特定し、火成岩の起源と成長を調べるために使われる。斜長石はまた月の石の主成分である。.

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曹長石

曹長石(そうちょうせき、albite、アルバイト)は、鉱物(ケイ酸塩鉱物)の一種。長石グループの鉱物で、ナトリウムに富む斜長石。 化学組成は NaAlSi3O8 で、アノーサイト(灰長石)(CaAl2Si2O8)と固溶体をつくる。アノーサイトのモル分率により0-10%を曹長石,10-30%を灰曹長石(oligoclase),30-50%を 中性長石(andesine) ,50-70%を 曹灰長石(labradorite),70-90%を亜灰長石(bytownite),90-100%を灰長石と呼ぶが,区分は厳密なものではない。 火成岩や変成岩に普通に含まれる造岩鉱物。.

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侵入型固溶体混晶置換型固溶体

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