Co to jest krystaliczne ciało stałe?
Krystaliczne ciało stałe jest rodzajem materii, która ma atomy, jony lub cząsteczki ułożone w regularny, trójwymiarowy powtarzalny wzór zwany siecią. Takie ułożenie jednostek składowych daje krystalicznej substancji stałej pewne właściwości fizyczne, które mogą się różnić w zależności od wzoru. Wszystkie kryształy mają jeden z siedmiu możliwych podstawowych kształtów. Niektóre z tych kształtów mają więcej niż jeden możliwy wzór siatki, których jest łącznie 14.
Jednostki krystalicznej stałej sieci, bez względu na to, czy są to atomy, jony lub cząsteczki, są ze sobą połączone, co daje bryle silną strukturę. Ten regularny szkielet sprawia, że kryształy są szczególnie odporne na ściskanie. Oczywiście mogą być łamane lub miażdżone z wystarczającą siłą, ale bardzo trudno jest je skompresować. Niektóre rodzaje wiązań są silniejsze niż inne, ale wszystkie kryształy wykazują do pewnego stopnia tę właściwość. Sieć krystaliczna składa się z jednostek zwanych komórkami, najmniejszych powtarzających się jednostek sieci.
Regularne ramy kratowe dają niektórym rodzajom kryształów ogromną wytrzymałość. Diament, znany jako najtwardsza naturalnie występująca substancja, zawdzięcza swoją twardość sposobowi, w jaki atomy węgla tworzące jego strukturę pasują do siebie w sieci krystalicznej. Inne popularne krystaliczne substancje stałe to cukier, sól kamienna i niektóre ziarna piasku, takie jak kwarc. Krystaliczne ciała stałe występują w naturze w postaci wielu rodzajów cennych klejnotów i minerałów, a nawet niektórych materiałów organicznych.
Kryształy dzielą się na siedem podstawowych kształtów. Kształty te rzadko występują w naturze w doskonałej formie geometrycznej, ale kryształy konkretnej substancji zawsze formują się w charakterystyczny kształt lub kompozyty więcej niż jednego. Trzy podstawowe kształty kryształu to regularne, sześcienne lub prostokątne bryły prostokątne. Czwarta postać to sześciokątna bryła, a pozostałe trzy to bryły prostokątne z pewnymi krawędziami stykającymi się pod kątami innymi niż dziewięćdziesiąt stopni. Niektóre substancje mogą tworzyć kompozytowe kształty kryształów, ale wszystkie są kombinacjami siedmiu podstawowych kształtów kryształów.
W ramach podstawowych kształtów kryształów możliwe jest 14 różnych sieci. Kraty odnoszą się do szczególnego sposobu, w jaki atomy, jony lub cząsteczki są ułożone w krysztale, rodzaj sieci wpływa na kształt kryształu. Te siatki pomagają również określić fizyczne właściwości kryształu, takie jak to, jak kryształ pęka w przypadku uderzenia, sposób, w jaki załamuje się lub zgina, światło, które przez niego przechodzi, i jego temperatura topnienia.