Kristalna definicija, primjeri i uobičajene vrste

Kristal se sastoji od stvar koja je stvorena iz uređenog rasporeda atoma, molekula ili iona. Rešetka koja se formira proteže se u tri dimenzije.

Budući da se ponavljaju jedinice, kristali imaju prepoznatljive strukture. Veliki kristali prikazuju ravne regije (lica) i dobro definirane kutove.

Kristali s očiglednim ravnim licima nazivaju se euedralni kristali, dok oni kojima nedostaju definirana lica nazivaju se kedristalima. Kristali koji se sastoje od poredanih nizova atoma koji nisu uvijek periodični nazivaju se kvazikristali.

Riječ "kristal" dolazi od starogrčke riječi krustallos, što znači i "kameni kristal" i "led". Znanstveno istraživanje kristala naziva se kristalografija.

Primjeri svakodnevnih materijala na koje nailazite kao kristali su kuhinjska sol (natrijev klorid ili kristali halite), šećer (saharoza) i pahulje. Mnogi su dragulji kristali, uključujući kvarc i dijamant.

Postoje i mnogi materijali koji nalikuju kristalima, ali zapravo su polikristalni materijali. Polikristali nastaju kada se mikroskopski kristali spajaju zajedno, čime se stvara krutina. Ti se materijali ne sastoje od naručenih rešetki.

Primjeri polikristala uključuju led, mnoge uzorke metala i keramiku. Još manju strukturu pokazuju amorfne čvrste tvari koje imaju neurednu unutarnju strukturu. Primjer amorfne čvrste tvari je staklo koje može izgledati poput kristala kad je fasetirano, no to nije jedno.

Vrste kemijskih veza formiranih između atoma ili skupina atoma u kristalima ovise o njihovoj veličini i elektronegativnosti. Postoje četiri kategorije kristala grupirane njihovim vezanjem:

1. Kovalentni kristali: Atomi u kovalentnim kristalima povezani su kovalentnim vezama. Čisti nemetali formiraju kovalentne kristale (npr. Dijamant) kao i kovalentni spojevi (npr. Cink sulfid).
2. Molekularni kristali: Čitave molekule se na međusobno organiziran način vežu. Dobar primjer je kristal šećera, koji sadrži molekule saharoze.
3. Metalni kristali: Metali često tvore metalne kristale, gdje se neki valentni elektroni mogu slobodno kretati kroz rešetku. Željezo, na primjer, može tvoriti različite metalne kristale.
4. Jonski kristali: Elektrostatičke sile tvore ionske veze. Klasičan primjer je kristal halita ili soli.

Postoji sedam sustava kristalnih struktura, koji se također nazivaju rešetke ili svemirske rešetke:

1. Kubični ili izometrijski: Ovaj oblik uključuje oktaedre i dodekaedre kao i kocke.
2. četverokutni: Ovi kristali tvore prizme i dvostruke piramide. Struktura je poput kubnog kristala, samo što je jedna osovina duža od druge.
3. rompski: To su rombične prizme i dipiramide koje nalikuju tetragonima, ali bez kvadratnih presjeka.
4. šesterokutna: Šesterostrane prizme s šesterokutnim presjekom.
5. trokutasti: Ovi kristali imaju trostruku os.
6. triklinskoj: Triklinički kristali obično nisu simetrični.
7. monoklinski: Ovi kristali nalikuju iskrivljenim tetragonskim oblicima.

Rešetke mogu imati jednu točku rešetke po ćeliji ili više od jedne, dajući ukupno 14 tipova rešetki kristala Bravais. Bravaisove rešetke, nazvane za fizičara i kristalografa Augustea Bravaisa, opisuju trodimenzionalni niz izrađen skupom diskretnih točaka.

Tvar može tvoriti više od jedne kristalne rešetke. Na primjer, voda može tvoriti šesterokutni led (poput snježnih pahuljica), kubični led i romboedarski led. Može tvoriti i amorfni led.

Ugljik može tvoriti dijamant (kubična rešetka) i grafit (šesterokutna rešetka).

Proces formiranja kristala naziva se kristalizacija. Kristalizacija se obično događa kada čvrsti kristal raste iz tekućine ili otopine.

Kako se vruća otopina hladi ili zasićena otopina isparava, čestice se povlače dovoljno blizu da se formiraju kemijske veze. Kristali se također mogu formirati taloženjem izravno iz plinske faze. Tekući kristali posjeduju čestice orijentirane na organiziran način, poput čvrstih kristala, ali još uvijek mogu teći.