Кристалл


Кристалл или кристаллическое твердое тело представляет собой твердый материал, составляющие которого (такие как атомы , молекулы или ионы ) организованы в высокоупорядоченную микроскопическую структуру, образуя кристаллическую решетку , простирающуюся во всех направлениях. [1] [2] Кроме того, макроскопические монокристаллы обычно идентифицируются по их геометрической форме, состоящей из плоских граней с определенными характерными ориентациями. Научное изучение кристаллов и кристаллообразования известно как кристаллография . Процесс образования кристаллов по механизмамрост кристаллов называется кристаллизацией или затвердеванием .

Слово « кристалл » происходит от древнегреческого слова κρύσταλλος ( krustallos ), означающего как « лед », так и « горный хрусталь », [3] от κρύος ( kruos ), «ледяной холод, мороз». [4] [5]

Примеры крупных кристаллов включают снежинки , алмазы и поваренную соль . Большинство неорганических твердых тел представляют собой не кристаллы, а поликристаллы , т. е. множество микроскопических кристаллов, слитых вместе в одно твердое тело. Примеры поликристаллов включают большинство металлов , горных пород, керамики и льда . Третья категория твердых тел — это аморфные твердые тела , в которых атомы вообще не имеют периодической структуры. Примеры аморфных твердых тел включают стекло , воск и многие пластмассы .

Несмотря на название, свинцовый хрусталь, хрустальное стекло и родственные им продукты представляют собой не кристаллы, а разновидности стекла, т. е. аморфные твердые тела.

Кристаллы часто используются в псевдонаучных практиках, таких как кристаллотерапия , и, наряду с драгоценными камнями , иногда ассоциируются с заклинаниями в викканских верованиях и связанных с ними религиозных движениях. [6] [7] [8]

Научное определение «кристалла» основано на микроскопическом расположении атомов внутри него, называемом кристаллической структурой . Кристалл – это твердое тело, в котором атомы образуют периодическое расположение. ( Квазикристаллы являются исключением, см. ниже ).


Микроскопически монокристалл имеет атомы в почти идеальном периодическом расположении; поликристалл состоит из множества микроскопических кристаллов (называемых « кристаллитами » или «зернами»); а аморфное твердое тело (например, стекло ) не имеет периодической структуры даже на микроскопическом уровне.
Галит (поваренная соль, NaCl): микроскопический и макроскопический
Макроскопический (~16 см) кристалл галита. Прямые углы между гранями кристалла обусловлены кубической симметрией расположения атомов.
По мере роста кристалла галита новые атомы могут очень легко прикрепляться к частям поверхности с грубой структурой атомного масштаба и множеством оборванных связей . Поэтому эти части кристалла вырастают очень быстро (желтые стрелки). В конце концов, вся поверхность состоит из гладких, устойчивых граней, к которым новые атомы не могут так легко прикрепиться.
Ледяные кристаллы
Ископаемая раковина с кристаллами кальцита
Вертикальный охлаждающий кристаллизатор на свеклосахарном заводе.
Два типа кристаллографических дефектов. Вверху справа: краевая дислокация . Внизу справа: винтовая дислокация .
Двойниковая кристаллическая группа пирита .
Материал гольмий-магний-цинк (Ho-Mg-Zn) образует квазикристаллы , которые могут принимать макроскопическую форму пятиугольного додекаэдра . Только квазикристаллы могут принять эту 5-кратную симметрию. Края имеют длину 2 мм.