Kristal

U hemiji i mineralogiji, kristal je čvrsta supstanca čiji su sastavni dijelovi atomi, molekule ili ioni koji su pravilno raspoređeni u sve tri dimenzije.

Riječ kristal potiče iz grčke riječi κρύσταλλος "krystallos", što znači čisti led.

Većina metala, koji se svakodnevno susreću, su polikristali. Kristali često srastaju simetrično, pri čemu nastaju tzv. kristalni sraslaci

Kristalna struktura

Kristalna struktura koju će fluid formirati zavisi od hemijskih osobina fluida, uslova očvršćavanja, kao i od vanjskog pritiska. Proces formiranja kristalne strukture naziva se kristalizacija.

Iako hlađenjem fluida obično dolazi do stvaranja kristalne supstance, pod određenim okolnostima fluid može biti preveden u čvrsto stanje koje nema kristalnu strukturu. Ovo se u većini slučajeva izvodi naglim pothlađivanjem fluida, pri čemu atomi gube sposobnost kretanja prije nego što zauzmu odgovarajuća mjesta u kristalnoj rešetki. Supstanca koja nema kristalnu strukturu, odnosno pravilan raspored čestica, naziva se amorfnom ili staklastom supstancom. Iako se stakla često smatraju amorfnim čvrstim supstancama, sa fizikalno-hemijskog aspekta postoje upečatljive razlike, od kojih je najznačajnija pojava oslobađanja latentne toplote prilikom topljenja čvrste supstance, što se ne dešava prilikom topljenja stakla. Zbog ove pojave, mnogi naučnici smatraju da je stakleni materijal vrlo viskozna tečnost a ne čvrsta supstanca, mada je ovo još uvijek kontroverzna tema.

Kristalne strukture postoje u svim vrstama materijala, a u njima su zastupljeni svi tipovi hemijskih veza. Skoro svi metali postoje u polikristalnom obliku; amorfni oblici ili monokristali metala se dobijaju isključivo sintetičkim putem, najčešće uz značajne poteškoće. Kristali koji imaju ionsku kristalnu rešetku mogu se dobiti očvršćavanjem rastopa soli ili kristalizacijom iz rastvora. Kristali sa kovalentnom vezom su također vrlo česti, a najznačajniji predstavnici su dijamant, silicij i grafit. Polimerni materijali u principu mogu graditi kristalnu strukturu, ali je kristalizacija najčešće nepotpuna zbog veličine molekula polimera. Slabe Van der Waalsove sile također igraju ulogu u kristalnoj strukturi. Na primjer, ravni, heksagonalni slojevi ugljika u grafitu su međusobno povezani Van der Waalsovim silama.

Većina prirodnih kristalnih supstanci ima određene kristalne deformacije. Tipovi i strukture ovih deformacija mogu značajno uticati na osobine materijala.

Druga značenja i karakteristike

Iako izraz "kristal" ima tačno definisano značenje u nauci o materijalima i fizici čvrstog stanja, kolokvijalno se odnosi na čvrste objekte koji se pojavljuju u dobro definisanim i često lijepim geometrijskim oblicima. U prirodi postoji veliki broj kristala čiji oblik zavisi od tipa hemijske veze između atoma i odgovarajuće strukture, kao i od uslova pod kojima su formirani. Snježne pahuljice, dijamanti i kuhinjska so su klasični primjeri kristala.

Neke kristalne supstance pokazuju posebna električna svojstva, kao što je feroelektricični efekat ili piezoelektrični efekat. Osim toga, neki kristali imaju sposobnost refrakcije ili difrakcije svjetla, pri čemu se svjetlost razlaže na različite boje. Kristalna optika proučava ove efekte. U periodičkim dielektričnim strukturama se mogu očekivati različite specifične optičke osobine.

Kristalografija je naučna disciplina koja proučava kristale i njihove hemijske, fizičke i morfološke osobine, kao i nastanak i rast kristala.

Kristalne stijene

Anorganske supstance imaju tendenciju da kristališu ako postoji mogućnost da zauzmu termodinamički najstabilnije agregatno stanje. Stijene koje se sastoje od nakupina kristala nastaju iz vodenih rastvora ili kristalizacijom rastopljene magme. U ovu grupu spada većina magmatskih stijena. Stepen savršenosti postignute kristalne strukture u prvom redu zavisi od uslova pod kojima je magma očvrsnula. Neke stijene, kao npr. granit, nastaju veoma sporim hlađenjem i pod uticajem jako velikog pritiska zbog čega kristališu u potpunosti. Stijene koje sadrže male količine nekristalne, odnosno staklaste materije nastaju brzim hlađenjem lave koja je izbačena na površinu. Druge kristalne stijene, kao što su kamena so, gips i vapnenac nastaju evaporacijom iz vodenih rastvora izloženih djelovanju zraka. Metamorfne stijene kao što su mramori, škriljci i kvarciti nastaju rekristalizacijom fragmenata već postojećih stijena, kao što su vapnenci, gline i pješčari. Ovakve stijene ne nastaju direktnim hlađenjem lave, kao ni kristalizacijom iz vodenih rastvora. One nastaju pod uticajem visokih temperatura i pritisaka pri čemu dolazi do uništavanja njihove originalne strukture, nakon čega dolazi do rekristalizacije. Anorganske supstance imaju tendenciju da kristališu ako postoji mogućnost da zauzmu termodinamički najstabilnije agregatno stanje. Stijene koje se sastoje od nakupina kristala nastaju iz vodenih rastvora ili kristalizacijom rastopljene magme. U ovu grupu spada većina magmatskih stijena. Stepen savršenosti postignute kristalne strukture u prvom redu zavisi od uslova pod kojima je magma očvrsnula. Neke stijene, kao npr. granit, nastaju veoma sporim hlađenjem i pod uticajem jako velikog pritiska zbog čega kristališu u potpunosti. Stijene koje sadrže male količine nekristalne, odnosno staklaste materije nastaju brzim hlađenjem lave koja je izbačena na površinu. Druge kristalne stijene, kao što su kamena so, gips i vapnenac nastaju evaporacijom iz vodenih rastvora izloženih djelovanju zraka. Metamorfne stijene kao što su mramori, škriljci i kvarciti nastaju rekristalizacijom fragmenata već postojećih stijena, kao što su vapnenci, gline i pješčari. Ovakve stijene ne nastaju direktnim hlađenjem lave, kao ni kristalizacijom iz vodenih rastvora. One nastaju pod uticajem visokih temperatura i pritisaka pri čemu dolazi do uništavanja njihove originalne strukture, nakon čega dolazi do rekristalizacije.

Također pogledajte

Vanjski linkovi

Commons logo

Commons ima datoteke na temu: Kristal