Ce este un cristal?

Un cristal este format din materie care se formează dintr-un aranjament ordonat de atomi, molecule sau ioni. Grosimea care se formează se întinde în trei dimensiuni.

Deoarece există unități repetate, cristalele au structuri recognoscibile. Cristalele mari prezintă regiuni plane (fețe) și unghiuri bine definite.

Cristalele cu fețe plane evidente se numesc cristale euedrice, în timp ce cele lipsite de fețe definite se numesc cristale anedrice. Cristalele constând din tablouri ordonate de atomi care nu sunt întotdeauna periodice se numesc quasicristale.

Cuvântul „cristal” provine din cuvântul grecesc antic krustallos, ceea ce înseamnă atât „cristal de rocă” cât și „gheață”. Studiul științific al cristalelor se numește cristalografie.

Exemple

Exemple de materiale zilnice pe care le întâlnești ca cristale sunt sarea de masă (clorură de sodiu sau cristale de halită), zahărul (zaharoza) și fulgii de zăpadă. Multe pietre prețioase sunt cristale, inclusiv cuarțul și diamantul.

Există, de asemenea, multe materiale care seamănă cu cristale, dar sunt de fapt policristale. Policristalele se formează atunci când cristalele microscopice se contopesc pentru a forma un solid. Aceste materiale nu constau din zăbrele comandate.

Exemple de policristale includ gheață, multe probe de metal și ceramică. Și mai puțin structura este afișată de solidele amorfe, care au o structură internă dezordonată. Un exemplu de solid amorf este sticla, care poate semăna cu un cristal atunci când este fațetată, dar nu este una.

Legături chimice

Tipurile de legături chimice formate între atomi sau grupuri de atomi din cristale depind de mărimea și electronegativitatea lor. Există patru categorii de cristale grupate după lipirea lor:

1. Cristale covalente: Atomii din cristale covalente sunt legați prin legături covalente. Nemetalele pure formează cristale covalente (de exemplu, diamant) la fel ca și compușii covalenți (de exemplu, sulfura de zinc).
2. Cristale moleculare: Moleculele întregi se leagă între ele într-o manieră organizată. Un exemplu bun este un cristal de zahăr, care conține molecule de zaharoză.
3. Cristale metalice: Metalele formează adesea cristale metalice, unde unii dintre electronii de valență sunt liberi să se miște pe întregul strat. Fierul, de exemplu, poate forma diferite cristale metalice.
4. Cristale ionice: Forțele electrostatice formează legături ionice. Un exemplu clasic este un halit sau cristal de sare.

Zăbrele de cristal

Există șapte sisteme de structuri cristaline, care se mai numesc zăbrele sau grilaje spațiale:

1. Cubic sau izometric: Această formă include octaedre și dodecaedre, precum și cuburi.
2. tetragonală: Aceste cristale formează prisme și piramidele duble. Structura este ca un cristal cubic, cu excepția unei axe mai lungi decât cealaltă.
3. ortorombică: Acestea sunt prisme rombice și dipyramide care seamănă cu tetragoni, dar fără secțiuni transversale pătrate.
4. Hexagonal: Prisme cu șase fețe cu secțiune transversală a hexagonului.
5. trigonal: Aceste cristale au o axă de trei ori.
6. triclinic: Cristalele triclinice tind să nu fie simetrice.
7. Monoclinic: Aceste cristale seamănă cu forme tetragonale înclinate.

Zăbrele pot avea un punct de zăbrele pe celulă sau mai mult de una, obținând un total de 14 tipuri de grile de cristal Bravais. Rețelele Bravais, denumite pentru fizicianul și cristalistul Auguste Bravais, descriu matricea tridimensională realizată de un set de puncte discrete.

O substanță poate forma mai mult de o rețea de cristal. De exemplu, apa poate forma gheață hexagonală (cum ar fi fulgii de zăpadă), gheață cubică și gheață romboedrică. De asemenea, poate forma gheață amorfă.

Carbonul poate forma diamant (grilă cubică) și grafit (grilă hexagonală.)

Cum se formează cristalele

Procesul de formare a unui cristal se numește cristalizare. Cristalizarea apare în mod obișnuit atunci când un cristal solid crește dintr-un lichid sau soluție.

Pe măsură ce o soluție fierbinte se răcește sau o soluție saturată se evaporă, particulele se apropie suficient de mult pentru a se forma legături chimice. Cristalele se pot forma și din depunerea directă din faza gazului. Cristalele lichide posedă particule orientate într-o manieră organizată, cum ar fi cristalele solide, dar sunt capabile să curgă.