Vad är en kristall?

En kristall består av materia som bildas från ett ordnat arrangemang av atomer, molekyler eller joner. Gitteret som bildas sträcker sig ut i tre dimensioner.

Eftersom det finns upprepade enheter har kristaller igenkännbara strukturer. Stora kristaller visar platta områden (ansikten) och väl definierade vinklar.

Kristaller med uppenbara plana ansikten kallas euhedriska kristaller, medan de som saknar definierade ansikten kallas anhedrala kristaller. Kristaller som består av ordnade matriser av atomer som inte alltid är periodiska kallas kvasikristaller.

Ordet "kristall" kommer från det antika grekiska ordet krustallos, vilket betyder både "rock crystal" och "is." Den vetenskapliga studien av kristaller kallas kristallografi.

exempel

Exempel på vardagliga material som du stöter på som kristaller är bordsalt (natriumklorid eller halitkristaller), socker (sackaros) och snöflingor. Många ädelstenar är kristaller, inklusive kvarts och diamant.

Det finns också många material som liknar kristaller men faktiskt är polykristaller. Polykristaller bildas när mikroskopiska kristaller smälter samman och bildar ett fast ämne. Dessa material består inte av beställda gitter.

Exempel på polykristaller inkluderar is, många metallprover och keramik. Ännu mindre struktur visas av amorfa fasta ämnen som har störd inre struktur. Ett exempel på ett amorft fast ämne är glas, som kan likna en kristall när det är fasetterat, men ändå inte är det.

Kemiska bindningar

Vilka typer av kemiska bindningar som bildas mellan atomer eller grupper av atomer i kristaller beror på deras storlek och elektronegativitet. Det finns fyra kategorier av kristaller grupperade efter deras bindning:

1. Kovalenta kristaller: Atomer i kovalenta kristaller är länkade genom kovalenta bindningar. Rena icke-metaller bildar kovalenta kristaller (t.ex. diamant) liksom kovalenta föreningar (t.ex. zinksulfid).
2. Molekylära kristaller: Hela molekyler är bundna till varandra på ett organiserat sätt. Ett bra exempel är en sockerkristall, som innehåller sackarosmolekyler.
3. Metalliska kristaller: Metaller bildar ofta metalliska kristaller, där några av valenselektronerna är fria att röra sig över gitteret. Järn kan till exempel bilda olika metalliska kristaller.
4. Joniska kristaller: Elektrostatiska krafter bildar joniska bindningar. Ett klassiskt exempel är en halit- eller saltkristall.

Kristallgitter

Det finns sju system med kristallstrukturer, som också kallas gitter eller rumsgitter:

1. Kubik eller isometrisk: Denna form inkluderar oktaeder och dodekedrer samt kuber.
2. tetragonal: Dessa kristaller bildar prismor och dubbla pyramider. Strukturen är som en kubisk kristall, förutom att den ena axeln är längre än den andra.
3. ortorombisk: Dessa är rombiska prismor och dipyramider som liknar tetragoner men utan kvadratiska tvärsnitt.
4. Hexagonal: Sexsidiga prismor med hexagon tvärsnitt.
5. trigonal: Dessa kristaller har en trefaldig axel.
6. triklinisk: Trikliniska kristaller tenderar inte att vara symmetriska.
7. mono: Dessa kristaller liknar snedställda tetragonala former.

Gitter kan ha en gitterpunkt per cell eller mer än en, vilket ger totalt 14 Bravais kristallgittertyper. Bravais gitter, uppkallad efter fysiker och kristallograf Auguste Bravais, beskriver den tredimensionella matrisen gjord av en uppsättning diskreta punkter.

Ett ämne kan bilda mer än ett kristallgitter. Till exempel kan vatten bilda hexagonal is (som snöflingor), kubisk is och rombohedral is. Det kan också bilda amorf is.

Kol kan bilda diamant (kubikgitter) och grafit (sexkantig gitter).

Hur kristaller bildas

Processen att bilda en kristall kallas kristallisation. Kristallisation sker vanligtvis när en fast kristall växer från en vätska eller en lösning.

När en varm lösning kyls eller en mättad lösning avdunstar, drar partiklar tillräckligt nära för att kemiska bindningar kan bildas. Kristaller kan också bildas från avsättning direkt från gasfasen. Flytande kristaller har partiklar orienterade på ett organiserat sätt, som fasta kristaller, men ändå kan flyta.