蛍石型構造・安定化ジルコニア 無機化学及びセラミックス
蛍石型構造とその関連物質に関する次のA～Eの記述のうち、不適切なものの組合せはどれか。
(A)
蛍石（フッ化カルシウム：CaF2）は、天然には産出しない。
(B)
蛍石の結晶構造では、面心立方ブラベ格子の各格子点に3個のイオン（1個のCa2+と2個のF–）が配置されており、単位格子当たり9個のイオンがある。
(C)
蛍石型（MX2型）構造は、CsCl型（MX型）構造のMが一個おきに抜けた派生構造と考えることもできる。
(D)
純粋なZrO2は室温で単斜晶系の歪んだ蛍石型構造であるが、CaOなどを固溶させることで立方晶系の安定化ジルコニアが得られる。
(E)
ZrO2にCaOやY2O3を固溶させると、酸素位置に空孔が生成し、高湿ではイオン半径が大きな○2-が拡散でき、この現象を利用した燃料電池が開発されている。
正答
① A、B
(A)の蛍石は天然に産出し、フッ素の原料として用いられます。『天然には産出しない』という記述は誤りです。
(B)の蛍石（CaF2）の結晶構造は、面心立方ブラベ格子の各格子点に1個のCa2+と2個のF−を配置して表せます。単位格子当たりCa2+が4個、F−が8個で計12個となるため、『9個』という記述は誤りです。不適切なのは(A)と(B)なので、1番が該当します。
(D)のジルコニア（ZrO2）は代表的な耐火性セラミックス材料です。温度によって結晶構造が変化しますが、CaOやY2O3などを固溶させることで、高温相である立方晶の蛍石型構造を低温でも安定化できます。
(E)について、Zr4+より価数の小さいCa2+やY3+による置換では、電荷を補償するため酸素サイトに空孔が生じます。この空孔を介した酸化物イオン伝導が、固体酸化物形燃料電池や酸素センサーに利用される性質です。