Wat is een kristallijne vaste stof?
Een kristallijne vaste stof is een soort materie waarvan de atomen, ionen of moleculen zijn gerangschikt in een regelmatig, driedimensionaal herhalend patroon dat een rooster wordt genoemd. Als de samenstellende eenheden op een dergelijke manier zijn gerangschikt, geeft een kristallijne vaste stof bepaalde fysische eigenschappen die kunnen variëren volgens het patroon. Alle kristallen vallen in een van de zeven mogelijke basisvormen. Sommige van deze vormen hebben meer dan één mogelijk roosterpatroon, waarvan er in totaal 14 zijn.
De eenheden van een kristallijn vast rooster, of het nu atomen, ionen of moleculen zijn, zijn aan elkaar gebonden, waardoor de vaste stof een sterke structuur heeft. Dit regelmatige raamwerk maakt kristallen bijzonder bestand tegen compressie. Ze kunnen natuurlijk met voldoende kracht worden gebroken of verpletterd, maar het is erg moeilijk om ze samen te drukken. Sommige soorten bindingen zijn sterker dan andere, maar alle kristallen vertonen deze eigenschap tot op zekere hoogte. Het rooster van een kristal bestaat uit eenheden die cellen worden genoemd, de kleinste herhalende eenheden van het rooster.
Het normale roosterframe geeft sommige soorten kristallen een enorme sterkte. Diamant, ook wel bekend als de hardste natuurlijke stof, dankt zijn hardheid aan de manier waarop de koolstofatomen die zijn structuur vormen in elkaar passen in zijn kristalrooster. Andere veel voorkomende kristallijne vaste stoffen zijn suiker, steenzout en sommige zandkorrels zoals die van kwarts. Kristallijne vaste stoffen komen in de natuur voor in de vorm van vele soorten kostbare edelstenen en mineralen en zelfs sommige organische materialen.
Kristallen vallen in zeven basisvormen. Deze vormen worden zelden in de natuur gevonden in perfecte geometrische vorm, maar kristallen van een bepaalde stof zullen zich altijd in de karakteristieke vorm of composieten van meer dan één vormen. Drie van de basiskristalvormen zijn regelmatige, kubieke of rechthoekige vaste stoffen. Een vierde vorm is een zeshoekige vaste stof en de andere drie zijn allemaal rechthoekige vaste stoffen met enkele randen die elkaar onder een andere hoek dan negentig graden ontmoeten. Sommige stoffen kunnen samengestelde kristalvormen vormen, maar alle zijn combinaties van de zeven basiskristalvormen.
Binnen de basis kristalvormen zijn 14 verschillende roosters mogelijk. De roosters verwijzen naar de specifieke manier waarop de atomen, ionen of moleculen in het kristal zijn gerangschikt, het roostertype beïnvloedt de vorm van het kristal. Deze roosters helpen ook bij het bepalen van de fysieke eigenschappen van het kristal, zoals hoe het kristal breekt als het wordt geraakt, de manier waarop het licht breekt of buigt, en het smeltpunt ervan.