Определение, примеры и распространенные типы кристаллов

Кристалл состоит из иметь значение это сформировано из упорядоченного расположения атомов, молекул или ионов. Решетка, которая формируется, простирается в трех измерениях.

Поскольку есть повторяющиеся единицы, кристаллы имеют узнаваемые структуры. Большие кристаллы отображают плоские области (грани) и четко определенные углы.

Кристаллы с очевидными плоскими гранями называются евдраэдрическими кристаллами, а те, у которых отсутствуют определенные грани, называются анэдральными кристаллами. Кристаллы, состоящие из упорядоченных массивов атомов, которые не всегда являются периодическими, называются квазикристаллами.

Слово «кристалл» происходит от древнегреческого слова krustallos, что означает как «горный хрусталь», так и «лед». Научное исследование кристаллов называется кристаллография.

Примерами повседневных материалов, с которыми вы сталкиваетесь как кристаллы, являются столовая соль (хлорид натрия или кристаллы галита), сахар (сахароза) и снежинки. Многие драгоценные камни - это кристаллы, в том числе кварц и алмаз.

Есть также много материалов, которые напоминают кристаллы, но на самом деле являются поликристаллами. Поликристаллы образуются, когда микроскопические кристаллы сливаются вместе, образуя твердое вещество. Эти материалы не состоят из упорядоченных решеток.

Примеры поликристаллов включают в себя лед, множество металлических образцов и керамику. Еще меньше структуры проявляется аморфными твердыми веществами, которые имеют неупорядоченную внутреннюю структуру. Примером аморфного твердого вещества является стекло, которое может быть похожим на кристалл при огранке, но не является таковым.

Типы химических связей, образующихся между атомами или группами атомов в кристаллах, зависят от их размера и электроотрицательности. Существует четыре категории кристаллов, сгруппированных по их связыванию:

1. Ковалентные кристаллы: Атомы в ковалентных кристаллах связаны ковалентными связями. Чистые неметаллы образуют ковалентные кристаллы (например, алмаз), как и ковалентные соединения (например, сульфид цинка).
2. Молекулярные кристаллы: Целые молекулы связаны друг с другом организованно. Хорошим примером является кристалл сахара, который содержит молекулы сахарозы.
3. Металлические кристаллы: Металлы часто образуют металлические кристаллы, где некоторые из валентных электронов могут свободно перемещаться по всей решетке. Железо, например, может образовывать различные металлические кристаллы.
4. Ионные Кристаллы: Электростатические силы образуют ионные связи. Классическим примером является кристалл галита или соли.

Существует семь систем кристаллических структур, которые также называют решетки или космические решетки:

1. Кубический или изометрический: Эта форма включает в себя октаэдры и додекаэдры, а также кубики.
2. Тетрагональная: Эти кристаллы образуют призмы и двойные пирамиды. Структура похожа на кубический кристалл, за исключением того, что одна ось длиннее другой.
3. Ромбическая: Это ромбические призмы и дипирамиды, которые напоминают четырехугольники, но без квадратных поперечных сечений.
4. Шестигранный: Шестигранные призмы с шестигранным сечением.
5. Тригональная: Эти кристаллы имеют тройную ось.
6. Триклинная: Триклинные кристаллы имеют тенденцию не быть симметричными.
7. Моноклинный: Эти кристаллы напоминают скошенные тетрагональные формы.

Решетки могут иметь одну точку решетки на ячейку или более одной, что дает в общей сложности 14 типов кристаллической решетки Браве. Решетки Браве, названные в честь физика и кристаллографа Огюста Браве, описывают трехмерный массив, состоящий из набора дискретных точек.

Вещество может образовывать более одной кристаллической решетки. Например, вода может образовывать гексагональный лед (например, снежинки), кубический лед и ромбоэдрический лед. Это может также сформировать аморфный лед.

Углерод может образовывать алмаз (кубическая решетка) и графит (гексагональная решетка).

Процесс формирования кристалла называется кристаллизация. Кристаллизация обычно происходит, когда твердый кристалл вырастает из жидкости или раствора.

Как горячий раствор остывает или насыщенный раствор испаряется, частицы притягиваются достаточно близко для образования химических связей. Кристаллы также могут образовываться в результате осаждения непосредственно из газовой фазы. Жидкие кристаллы имеют частицы, ориентированные организованно, как твердые кристаллы, но способны к течению.