Che cos'è un solido cristallino?

Un solido cristallino è un tipo di materia che ha i suoi atomi, ioni o molecole disposti in un modello ripetuto tridimensionale regolare chiamato reticolo. Avere le sue unità componenti disposte in modo tale da conferire al solido cristallino alcune caratteristiche fisiche che possono variare in base al modello. Tutti i cristalli rientrano in una delle sette possibili forme di base. Alcune di queste forme hanno più di un possibile reticolo, di cui 14 in totale.

Le unità di un reticolo solido cristallino, siano esse atomi, ioni o molecole, sono legate tra loro, dando al solido una struttura forte. Questa struttura regolare rende i cristalli particolarmente resistenti alla compressione. Naturalmente possono essere spezzati o schiacciati con forza sufficiente, ma è molto difficile comprimerli. Alcuni tipi di legami sono più forti di altri, ma tutti i cristalli mostrano questa proprietà in una certa misura. Il reticolo di un cristallo è costituito da unità chiamate celle, le più piccole unità ripetitive del reticolo.

La struttura reticolare regolare conferisce ad alcuni tipi di cristalli un'enorme forza. Il diamante, noto come la sostanza naturale più dura, deve la sua durezza al modo in cui gli atomi di carbonio che formano la sua struttura si incastrano nel reticolo cristallino. Altri solidi cristallini comuni sono lo zucchero, il sale grosso e alcuni granelli di sabbia come quelli del quarzo. I solidi cristallini si presentano in natura sotto forma di molti tipi di gemme e minerali preziosi e persino di alcuni materiali organici.

I cristalli si dividono in sette forme base. Queste forme si trovano raramente in natura in perfetta forma geometrica, ma i cristalli di una particolare sostanza si formeranno sempre nella sua forma caratteristica o composti di più di uno. Tre delle forme di cristallo di base sono solidi rettangolari regolari, cubici o ad angolo retto. Una quarta forma è un solido esagonale e le altre tre sono tutte solide rettangolari con alcuni bordi che si incontrano ad angoli diversi da novanta gradi. Alcune sostanze possono formare forme di cristalli compositi, ma tutte sono combinazioni delle sette forme di cristallo di base.

All'interno delle forme di cristallo di base, sono possibili 14 reticoli diversi. I reticoli si riferiscono al modo particolare in cui gli atomi, gli ioni o le molecole sono disposti nel cristallo, il tipo di reticolo influisce sulla forma del cristallo. Questi reticoli aiutano anche a determinare le proprietà fisiche del cristallo come il modo in cui il cristallo si rompe se colpito, il modo in cui si rifrange o si piega, la luce che lo attraversa e il suo punto di fusione.