Основные понятия о кристаллах и кристаллической решетки

Кристаллы

— это твёрдые тела, в которых атомы расположены  закономерно, образуя трёхмерно-периодическую  пространственную укладку — кристаллическую  решётку. Кристаллы — это твёрдые  вещества, имеющие естественную внешнюю  форму правильных симметричных многогранников, основанную на их внутренней структуре, то есть на одном из нескольких определённых регулярных расположений составляющих вещество частиц (атомов, молекул, ионов). 
Строение кристаллов:

 Разнообразие кристаллов по  форме очень велико. Кристаллы  могут иметь от четырех до нескольких сотен граней. Но при этом они обладают замечательным свойством - какими бы ни были размеры, форма и число граней одного и того же кристалла, все плоские грани пересекаются друг с другом под определенными углами. Углы между соответственными гранями всегда одинаковы. Кристаллы каменной соли, например, могут иметь форму куба, параллелепипеда, призмы или тела более сложной формы, но всегда их грани пересекаются под прямыми углами. Грани кварца имеют форму неправильных шестиугольников, но углы между гранями всегда одни и те же — 120°. 
Закон постоянства углов, открытый в 1669 г. датчанином Николаем Стено, является важнейшим законом науки о кристаллах — кристаллографии

Кристаллические тела

В отличие от жидкостей твердое  тело сохраняет не только свой объем, но и форму и обладает значительной прочностью.

Разнообразные твердые тела, с которыми приходится встречаться, можно разделить  на две группы, существенно различающиеся  по своим свойствам: кристаллические  и аморфные.

 Основные свойства кристаллических тел

 Кристаллические тела имеют  определенную температуру плавления  tпл, не изменяющуюся в процессе  плавления при постоянном давлении (рис. 1, кривая 1).

Рис. 1

 Для кристаллических тел  характерно наличие пространственной  кристаллической решетки, которая  представляет собой упорядоченное  расположение молекул, атомов  или ионов, повторяющееся по  всему объему тела (дальний порядок). Для любой кристаллической решетки  характерно существование такого элемента ее структуры, многократным повторением которого в пространстве можно получить весь кристалл. Это монокристалл. Поликристалл состоит из множества очень мелких, сросшихся между собой монокристаллов, которые ориентированы в пространстве хаотически.

 Физические свойства (механические, электрические, магнитные, тепловые  и др.) монокристаллов различны  по разным направлениям внутри  кристалла. Это явление называют  анизотропией кристаллов. Оно объясняется  различием в плотности расположения частиц в кристаллической решетке по разным направлениям. На рисунке 2 условно изображено расположение атомов в одной из плоскостей монокристалла. Через узлы этой плоской решетки проведены различно ориентированные параллельные прямые (1, 2, 3, 4). Видно, что на единицу длины прямых приходится не одинаковое количество атомов. А механические свойства кристалла зависят от плотности размещения образующих его частиц.

Рис. 2

 Поликристаллы изотропны. 

 Кристаллическая структура  связана с минимумом потенциальной энергии, т.е. при образовании кристаллов частицы самопроизвольно располагаются так, чтобы их взаимная потенциальная энергия была минимальной.