Kristalna definicija, primeri in običajne vrste

Kristal je sestavljen iz zadeva ki nastane iz urejene razporeditve atomov, molekul ali ionov. Rešetka, ki se tvori, se razprostira v treh dimenzijah.

Ker se ponavljajoče enote, imajo kristali prepoznavne strukture. Veliki kristali prikazujejo ravne predele (obraze) in dobro definirane kote.

Kristali z očitnimi ploskvami se imenujejo euedalni kristali, medtem ko tisti, ki jim primanjkuje definiranih ploskev, imenujemo kedralni kristali. Kristali, ki jih sestavljajo urejeni nizi atomov, ki niso vedno periodični, imenujemo kvazikristali.

Beseda "kristal" izvira iz starogrške besede krustallos, kar pomeni tako "skalni kristal" kot "led." Znanstvena študija kristalov se imenuje kristalografija.

Primeri vsakodnevnih materialov, na katere naletite kot kristali, so namizna sol (natrijev klorid ali kristali halita), sladkor (saharoza) in snežinke. Številni dragi kamni so kristali, tudi kremen in diamant.

Obstaja tudi veliko materialov, ki spominjajo na kristale, vendar so dejansko polikristali. Polikristali nastanejo, ko se mikroskopski kristali združijo in tvorijo trdno snov. Ti materiali ne sestavljajo naročenih rešetk.

Primeri polikristalov vključujejo led, veliko kovinskih vzorcev in keramiko. Še manj strukture kažejo amorfne trdne snovi, ki imajo neurejeno notranjo strukturo. Primer amorfne trdne snovi je steklo, ki lahko v obrazu spominja na kristal, vendar ni eden.

Vrste kemičnih vezi, ki se tvorijo med atomi ali skupinami atomov v kristalih, so odvisne od njihove velikosti in elektronegativnosti. Obstajajo štiri kategorije kristalov, ki so razvrščene po povezavi:

1. Kovalentni kristali: Atomi v kovalentnih kristalih so povezani s kovalentnimi vezmi. Čisti nemetali tvorijo kovalentne kristale (npr. Diamant), kot tudi kovalentne spojine (npr. Cinkov sulfid).
2. Molekularni kristali: Celokupne molekule se med seboj organizirano vežejo. Dober primer je sladkorni kristal, ki vsebuje molekule saharoze.
3. Kovinski kristali: Kovine pogosto tvorijo kovinske kristale, kjer se nekateri valenčni elektroni prosto gibljejo po rešetki. Železo, na primer, lahko tvori različne kovinske kristale.
4. Ionski kristali: Elektrostatične sile tvorijo ionske vezi. Klasičen primer je halit ali solni kristal.

Obstaja sedem sistemov kristalnih struktur, ki jih imenujemo tudi rešetke ali vesoljske rešetke:

1. Kubična ali izometrična: Ta oblika vključuje oktaedre in dodekaedre, pa tudi kocke.
2. Tetragonal: Ti kristali tvorijo prizme in dvojne piramide. Zgradba je kot kubični kristal, le da je ena os daljša od druge.
3. Orthorhombic: To so rombične prizme in dipiramide, ki spominjajo na tetragone, vendar brez kvadratnih presekov.
4. Šestkotni: Šeststranske prizme s šesterokotnim presekom.
5. Trigonalno: Ti kristali imajo trikratno os.
6. Triklinika: Triklinični kristali ponavadi niso simetrični.
7. Monoklinika: Ti kristali spominjajo na poševno tetragonalno obliko.

Rešetke imajo lahko eno točko rešetke na celico ali več kot eno, kar daje skupno 14 vrst kristalne rešetke Bravais. Bravaisove rešetke, imenovane za fizika in kristalografa Augusta Bravaisa, opisujejo tridimenzionalni niz, sestavljen iz niza diskretnih točk.

Snov lahko tvori več kot eno kristalno rešetko. Na primer, voda lahko tvori šestkotni led (na primer snežinke), kubični led in romboedrski led. Lahko tvori tudi amorfni led.

Ogljik lahko tvori diamant (kubična rešetka) in grafit (šesterokotna rešetka).

Postopek tvorbe kristala se imenuje kristalizacija. Kristalizacija se običajno pojavi, ko iz tekočine ali raztopine raste trden kristal.

Ko se vroča raztopina ohladi oz nasičena raztopina izhlapi, delci se dovolj približajo, da se lahko tvorijo kemične vezi. Kristali se lahko tvorijo tudi pri nanašanju neposredno iz plinske faze. Tekoči kristali imajo delce, usmerjene na organiziran način, kot trdni kristali, vendar še vedno lahko tečejo.