kryształ

kryształ

[gr. krýstallos],

ciało w stałym stanie skupienia, o prawidłowej budowie wewnętrznej, ograniczone naturalnymi płaskimi ścianami, tworzącymi wypukły wielościan (krystalograficzne postacie).

Uporządkowanie budowy wewnętrznej kryształu polega na periodycznym powtarzaniu się w przestrzeni jego elementów składowych (atomów, jonów, cząsteczek), prowadzącym do powstania tzw. sieci krystalicznej; geometrycznym schematem sieci krystalicznej jest sieć przestrzenna. Wielościanowa postać kryształu jest zewnętrznym przejawem jego sieciowej budowy wewnętrznej; między zewnętrzną postacią i budową wewnętrzną istnieje związek określony przez tzw. zasadę paralelizmu mikro- i makrostruktury: ściany kryształu są równoległe do płaszczyzn sieciowych, a krawędzie — do prostych sieciowych sieci przestrzennej. Idealne wielościanowe postacie kryształu wykazują symetryczne ułożenie w przestrzeni ścian, krawędzi i naroży (krystalograficzne postacie proste, kryształu symetria). Kryształem idealnym nazywa się kryształ, którego ściany należące do jednej postaci prostej (tj. takie, które można przekształcić wzajemnie w siebie za pomocą elementów symetrii) mają tę samą wielkość i ten sam kształt oraz są jednakowo odległe od środka kryształu; sieć krystaliczna idealnego kryształu nie wykazuje żadnych zakłóceń. Budowa zewnętrzna i wewnętrzna kryształów naturalnych (minerałów) lub otrzymywanych sztucznie odbiega znacznie od idealnego modelu i wykazuje wiele niedoskonałości (defekty struktury krystalicznej, kryształ mozaikowy, kryształ szkieletowy). Kryształy takie są nazywane kryształami rzeczywistymi. Wielościanowa postać zewnętrzna odróżnia kryształ od krystalitów, które mają uporządkowaną sieciową budowę wewnętrzną, są jednak ograniczone przypadkowymi powierzchniami, a nie płaskimi ścianami. Pojedyncze kryształy lub krystality mające w całej objętości jednolitą budowę wewnętrzną, tj. nie wykazujące zrostów, pęknięć i wrostków innych substancji, noszą nazwę monokryształów. Ciała stałe składające się z dużej liczby bardzo małych, mikroskopowej wielkości monokryształów są zwane ciałami polikrystalicznymi lub polikryształami. Badaniem budowy i właściwości ciał krystalicznych zajmuje się krystalografia, stosuje się też neutronografię i elektronografię.

Ciała krystaliczne powstają w wyniku krystalizacji z fazy gazowej, ciekłej (roztworu lub substancji stopionej), a także w wyniku rekrystalizacji fazy stałej. Większość naturalnych lub otrzymywanych sztucznie ciał stałych składa się z kryształów, np. śnieg i lód, minerały ilaste w glebie, produkty hutnicze (metale, stopy) oraz większość produktów przemysłu chemicznego i farmaceutycznego, a także niektóre artykuły spożywcze (cukier, sól); skały są zespołami ziaren minerałów, najczęściej krystalicznych; niekiedy kryształy powstają w organizmie człowieka (np. kryształ szczawianu i fosforanu wapniowego w kamieniach nerkowych). W nauce i technice szeroko wykorzystuje się właściwości kryształu; np. z kryształów niektórych substancji wykonuje się pryzmaty do spektrografów optycznych, soczewki do obiektywów stosowanych przy fotografowaniu w podczerwieni, polaryzatory, polaroidy; monokryształy rubinu stosuje się w laserach i maserach, a kryształy kwarcu — w generatorach ultradźwięków, w czujnikach ciśnienia oraz jako zasadnicze części przetworników elektroakustycznych; kryształy półprzewodników znajdują zastosowanie w elektronice; kryształy o dużej twardości służą do wyrobu narzędzi wiertniczych (diamenty), łożysk w precyzyjnych przyrządach pomiarowych, np. w zegarkach, busolach (rubiny); z niektórych kryształów o pięknych barwach i połysku wyrabia się klejnoty (kamienie szlachetne). Ze względu na liczne zastosowania monokryształów duże znaczenie mają metody ich wytwarzania (hodowania); najczęściej stosuje się krystalizację z roztworu lub ze stopionej substancji (Czochralskiego metoda, Verneuila metoda, Bridgmana–Stockbargera metoda).

Kryształ, środek symetrii

Kryształ, czterokrotne osie śrubowe; porównanie ich działania w strukturze kryształu z działaniem zwykłej osi, oznaczonej symbolem 4₀

Kryształ, oś inwersyjna czterokrotna

Kryształ, płaszczyzna poślizgu a

Kryształ, trójkrotna oś symetrii (symbol 3)

Kryształ, płaszczyzna symetrii m

Krystalograficzne postacie