Kryształ – Opis

Kryształ – Ciało krystaliczne – ciało stałe, w którym cząsteczki, atomy lub jony są ułożone w uporządkowany w powtarzający się we wszystkich trzech wymiarach przestrzennych schemat ułożenia.

W objętości ciała cząsteczki zajmują ściśle określone miejsca zwane węzłami sieci przestrzennej, i mogą jedynie drgać wokół tych położeń.

Określenie – ciało krystaliczne odnosi się do ciał o dwojakiej budowie:

  • monokryształu, zwanego krócej kryształem – uporządkowanie obejmuje całe ciało
  •  polikryształu – uporządkowanie obejmuje fragmenty ciała.

Kryształy posiadają symetrię translacyjną oraz uporządkowanie układu w skali powyżej 50 Å, co odróżnia je od ciał amorficznych, na przykład szkła.

Ciała krystaliczne powstałe w wyniku procesów naturalnych, geologicznych (zwykle są to polikryształy) nazywa się minerałami.

Niektóre kryształy można opisać za pomocą jednakowego układu odniesienia.

Układ odniesienia w kryształach:

  •  osie krystalograficzne X, Y, Z
  •  wektory a, b, c będące bazowymi wektorami translacji komórki elementarnej w sieci krystalicznej
  •   kąty α, β, γ zawarte pomiędzy osiami krystalograficznymi

Kąty zawarte pomiędzy osiami krystalograficznymi oraz odcinki a, b, c stanowią tzw. stałe sieciowe, wyznaczając kształt komórki elementarnej (zob. sieć Bravais’go).

Kryształy mogą mieć różny układ wewnętrzny cząsteczek w sieci krystalicznej. Na tej podstawie pogrupowano je w układy krystalograficzne.

Oddziaływania między cząsteczkami tworzącymi kryształ:

  • siły van der Waalsa (w kryształach cząsteczkowych, np. w suchym lodzie)
  •  wiązania typowo kowalencyjne (np. w diamencie)
  •  wiązania metaliczne, np. w czystych metalach lub ich stopach
  •  wiązania wodorowe (np. w lodzie)
  •   silne oddziaływania elektrostatyczne (w kryształach jonowych, np. w chlorku sodu, chlorku cezu)
  •  inne odmiany słabych oddziaływań elektrostatycznych.

Występują również swoiste „hybrydy”, jak np. grafit, który posiada tzw. płaszczyzny grafenowe, w których między atomami występują silne wiązania kowalencyjne, natomiast oddziaływania między płaszczyznami mają charakter sił van der Waalsa.