Кристалл

Горный-хрусталь $\,SiO_2$

Криста́лл (от греч. κρύσταλλος, первоначально — лёд, в дальнейшем — горный хрусталь, кристалл), твёрдые тела, в которых атомы расположены закономерно, образуя трёхмерно-периодическую пространственную укладку — кристаллическую решётку.

Кристаллы — это твёрдые вещества, имеющие естественную внешнюю форму правильных симметричных многогранников, основанную на их внутренней структуре, то есть на одном из нескольких определённых регулярных расположений составляющих вещество частиц (атомов, молекул, ионов).

Кристаллическая структура

Кристаллическая структура, будучи индивидуальной для каждого вещества, относится к основным физико-химическим свойствам.

Кристаллическая решётка

Решетки Браве

• 

  Гранецентрированная F

• 

  Объёмноцентрированная I

• 

  Базоцентрированная C

• 

  Примитивная

Составляющие данное твёрдое вещество частицы образуют кристаллическую решётку. Если кристаллические решётки стереометрически (пространственно) одинаковы или сходны (имеют одинаковую симметрию), то геометрическое различие между ними заключается, в частности, в разных расстояниях между частицами, занимающими узлы решётки. Сами расстояния между частицами называются параметрами решётки. Параметры решётки, а также углы геометрических многогранников определяются физическими методами структурного анализа, например методами рентгеновского структурного анализа.

Часто твёрдые вещества образуют (в зависимости от условий) более чем одну форму кристаллической решётки; такие формы называются полиморфными модификациями. Например, среди простых веществ известны ромбическая и моноклинная сера, графит и алмаз, которые являются гексагональной и кубической модификациями углерода, среди сложных веществ — кварц, тридимит и кристобалит представляют собой различные модификации диоксида кремния.

Если кристаллические решетки стереометрически (пространственно) одинаковы или сходны (имеют одинаковую симметрию), то геометрическое различие между ними заключается, в частности, в разных расстояниях между частицами, занимающими узлы решетки. Сами расстояния между частицами называются параметрами решетки. Параметры решетки, а также углы геометрических многогранников определяются физическими методами структурного анализа, например методами рентгеновского структурного анализа.

Виды кристаллов

Следует разделить идеальный и реальный кристалл.

Идеальный кристалл

Является, по сути, математическим объектом, имеющим полную, свойственную ему симметрию, идеализированно ровные гладкие грани и т. д.

Реальный кристалл

Всегда содержит различные дефекты внутренней структуры решетки, искажения и неровности на гранях и имеет пониженную симметрию многогранника вследствие специфики условий роста, неоднородности питающей среды, повреждений и деформаций. Реальный кристалл не обязательно обладает кристаллографическими гранями и правильной формой, но у него сохраняется главное свойство — закономерное положение атомов в кристаллической решётке.

Отличительные признаки

Основной отличительный признак кристаллов — присущее им свойство анизотропии, то есть зависимость их свойств от направления ( т.е. неодинаковость физических (физико-химических) свойств среды (например, электропроводности, теплопроводности и др. по различным направлениям внутри этой среды). В противоположность изотропии, когда в изотропных (жидкостях, аморфных твёрдых телах) или псевдоизотропных (поликристаллы) телах свойства от направлений не зависят.

Науки изучающие кристаллы

• Кристаллография изучает идеальные кристаллы c позиций законов симметрии и сопоставляет их с кристаллами реальными
• Структурная кристаллография занимается определением внутренней структуры кристаллов и классификацией кристаллических решеток
• Кристаллооптика изучает оптические свойства кристаллов
• Кристаллохимия изучает закономерности образования кристаллов из различных веществ и в разных средах.

Cвойства реальных кристаллов — большая научная отрасль. Все полупроводниковые свойства некоторых кристаллов (на основе которых создаётся точная электроника и, в частности, компьютеры) возникают именно за счет дефектов.

Интересные факты

• Самые большие кристаллы были обнаружены в пещере Найка, которая находится в мексиканском штате Чиуауа. Некоторые из них в длину достигают 13 метров, а в ширину - 1 метр.

Ссылки

• Кристаллы минералов, Формы природного растворения кристаллов
• Определение понятия «Кристалл» в Большом Энциклопедическом словаре
• Единственный с своём роде завод, производящий Кристаллы

Литература

• Химия: Справ. изд./ В. Шретер, К.-Х. Лаутеншлегер, Х. Бибрак и др.: Пер. с нем. — М.: Химия, 1989.
• Курс общей физики, книга 3, И. В. Савельев: Астрель, 2001, ISBN 5-17-004585-9
• Кристаллы / М. П. Шаскольская, 208 с ил. 20 см, 2-е изд., испр. М. Наука 1985

См. также

• Кристаллическая решётка
• Кристаллическая структура
• Жидкие кристаллы
• Дефекты кристалла