Definícia kryštálu, príklady a bežné typy

Kryštál sa skladá z záležitosť ktoré je tvorené usporiadaným usporiadaním atómov, molekúl alebo iónov. Mriežka, ktorá sa tvorí, sa rozprestiera v troch rozmeroch.

Pretože existujú opakujúce sa jednotky, kryštály majú rozpoznateľné štruktúry. Veľké kryštály zobrazujú ploché oblasti (tváre) a dobre definované uhly.

Kryštály so zreteľnými plochými plochami sa nazývajú euhedrické kryštály, zatiaľ čo tie, ktorým chýbajú definované tváre, sa nazývajú kryštalické kryštály. Kryštály pozostávajúce z usporiadaných polí atómov, ktoré nie sú vždy periodické, sa nazývajú kvázikryštály.

Slovo „crystal“ pochádza zo starogréckeho slova krustallos, čo znamená „kamenný kryštál“ aj „ľad“. Vedecké štúdium kryštálov sa nazýva kryštalografia.

Príkladmi každodenných materiálov, s ktorými sa stretávate pri kryštáloch, sú stolová soľ (chlorid sodný alebo halitové kryštály), cukor (sacharóza) a snehové vločky. Mnoho drahých kameňov sú kryštály, vrátane kremeňa a diamantu.

Existuje tiež veľa materiálov, ktoré sa podobajú kryštálom, ale v skutočnosti sú to polykryštály. Polykryštály sa tvoria, keď sa mikroskopické kryštály spoja, čím sa vytvorí pevná látka. Tieto materiály neobsahujú usporiadané mriežky.

Medzi príklady polykryštálov patrí ľad, veľa kovových vzoriek a keramika. Ešte menej štruktúry sa prejavujú amorfnými tuhými látkami, ktoré narušili vnútornú štruktúru. Príkladom amorfnej pevnej látky je sklo, ktoré sa môže podobať kryštálu, keď je fasetované, ale ešte nie je jedno.

Typy chemických väzieb vytvorených medzi atómami alebo skupinami atómov v kryštáloch závisia od ich veľkosti a elektronegativity. Podľa spojovania existujú štyri kategórie kryštálov:

1. Kovalentné kryštály: Atómy v kovalentných kryštáloch sú spojené kovalentnými väzbami. Čisté nekovy tvoria kovalentné kryštály (napr. Diamant) ako kovalentné zlúčeniny (napr. Sulfid zinočnatý).
2. Molekulárne kryštály: Celé molekuly sú navzájom spojené organizovaným spôsobom. Dobrým príkladom je kryštál cukru, ktorý obsahuje molekuly sacharózy.
3. Kovové kryštály: Kovy často tvoria kovové kryštály, kde sa niektoré valenčné elektróny môžu voľne pohybovať po mriežke. Napríklad železo môže vytvárať rôzne kovové kryštály.
4. Iónové kryštály: Elektrostatické sily tvoria iónové väzby. Klasickým príkladom je halit alebo soľný kryštál.

Existuje sedem systémov kryštálových štruktúr, ktoré sa tiež nazývajú mreže alebo priestorové mriežky:

1. Kubický alebo izometrický: Tento tvar zahŕňa osemsteny a dodekahedróny, ako aj kocky.
2. tetragonálnej: Tieto kryštály tvoria hranoly a dvojité pyramídy. Štruktúra je ako krychlový krištáľ, okrem jednej osi, ktorá je dlhšia ako druhá.
3. orthorhombic: Sú to kosoštvorcové hranoly a dipyramidy, ktoré sa podobajú tetragónom, ale nemajú štvorcový prierez.
4. šesťhranný: Šesťhranné hranoly so šesťhranným prierezom.
5. trigonální: Tieto kryštály majú trojnásobnú os.
6. trojklonných: Triklinické kryštály nemajú tendenciu byť symetrické.
7. monoclinic: Tieto kryštály sa podobajú skoseným tetragonálnym tvarom.

Mriežky môžu mať jeden bod mriežky na bunku alebo viac ako jeden, čo vedie k celkom 14 typom kryštálovej mriežky Bravais. Bravaisove mriežky, pomenované pre fyzika a kryštalografu Auguste Bravais, opisujú trojrozmerné pole tvorené skupinou diskrétnych bodov.

Látka môže tvoriť viac ako jednu kryštalickú mriežku. Napríklad voda môže tvoriť šesťuholníkový ľad (napríklad snehové vločky), kubický ľad a ľadovec rhombohedrálny. Môže tiež vytvárať amorfný ľad.

Uhlík môže tvoriť diamant (kubickú mriežku) a grafit (hexagonálnu mriežku.)

Proces tvorby kryštálu sa nazýva kryštalizácie. K kryštalizácii zvyčajne dochádza, keď tuhé kryštály rastú z kvapaliny alebo roztoku.

Ako horúci roztok ochladzuje alebo nasýtený roztok odparuje sa, častice sa dostávajú dosť blízko na to, aby sa vytvorili chemické väzby. Kryštály sa môžu tiež tvoriť usadzovaním priamo z plynnej fázy. Kvapalné kryštály obsahujú častice usporiadané organizovaným spôsobom, ako tuhé kryštály, napriek tomu sú schopné tečenia.