Početna
U znanosti mineralogije pod pojmom kristal podrazumijevamo prirodnu čvrstu tvar u agregatskom stanju, pravilnog geometrijskog izgleda i pravilne unutarnje građe. Nazivi proizlaze od latinskih i grčkih riječi crystallus ϰρύσταλλος, što bi u prijevodu značilo led, ledac, kremen prozirac.
U svojoj strukturi pravilno su građeni od trodimenzijski i periodično raspoređenih atoma, iona ili molekula, to jest ima svoju jedinstvenu kristalnu strukturu. Nastaju rastom iz pothlađene kapljevine, pare, plina, zasićene otopine, taline ili manje stabilne kristalne faze. Unutrašnji pravilni raspored daje kristalu određenu simetriju koja se iskazuje u unutarnjim svojstvima te u vanjskom obliku. Svaki pojedini kristal ima svoj specifičan geometrijski oblik. Kalenjem kristala nastali su dijelovi i uglovi koji imaju ravne površine, te su konstantni i svojstveni za dotičnu tvar.
Zahvaljujući pravilnom unutarnjem rasporedu atoma (tzv. kristalna rešetka) stvaraju se glatke vanjske plohe kristala. Isti mineral može se razviti u različitim kristalnim oblicima. Za određivanje kristala koristi se instrument goniometar kojim se mjere kutevi između dviju određenih ploha. Svi kristali su simetrijska tijela, pa ih prema njihovoj simetričnoj građi razvrstavamo u sedam sustava.
Kristali mogu biti samostalni, pojedinačni, ali se ponekad razviju tako da dva ili više pojedinačnih kristala simetrično srastu. Takve kristale nazivamo sraslaci ili blizanci. Nastajanje sraslaca odvija se prema određenim pravilima, tzv. “zakonima sraštanja” (spinelski, karlovarski, brazilski itd.). Sraštanje više pojedinačnih kristala zajedno nazivamo mnogostrukim sraslacima. S obzirom da u prirodi ne postoje isti uvjeti u kojima rastu kristali, ne postoje niti dva ista kristala. Nedostatak dovoljnog prostora za rast kristala odražava se raznim nedostacima kristala ili njihovim neuobičajenim oblicima. Kristali se razlikuju svojim izgledom. Neki su kockasti, neki igličasti, vlaknasti itd. Što se tiče veličine, kristali mogu biti od mikroskopskih do metarskih dimenzija. Ipak, najčešća veličina kristala je nekoliko centimetara. Oblik i veličina kristala ili kristalnog agregata čine habitus svakoga kristala. Mnogi kristali imaju važnu ekonomsku primjenu, a oni posebno lijepi režu se i bruse kao dragulji, pa ih se koristi u izradi nakita i ukrasnih predmeta.
Glavna svojstva kristala su : gustoća, tvrdoća, gustoća, kalavost, elastičnost, plastičnost, magnetska i električna polarizacija, vodljivost topline i struje, Njihove boje, sjaj, lom, dvolom svjetlosti, ovise o kemijskom sastavu i kristalnoj strukturi pa su zbog toga stalna.
Raličitost svojstava kristala naziva se Anizitropija.
U prirodi se često nalaze komadići materije, koji su omeđeni ravnim plohama i predstavljaju pravilna geometrijska tijela kao kocke, piramide, okteadre i tako dalje. Proučavanje takvih pravilnih kristala već je odavno jedan od osnovnih zadataka minerologa, dok su matematičari našli poticaja u kristalima da nauku o simetrijama razviju do vrlo visokog stupnja. Duboko fizičko značenje dobilo je ispitivanje kristala tek modernom anatomnom teorijom. Činjenice o kristalima nesumljivo govore da je to prototip sastava čvrtsog tijela. Čvrsti oblik materije osniva se na kristalnoj strukturi. Ako je komadić čvrste materije jedan kristal, tada se pravilni oblik razabire na prvi pogled. No ako se čvrsto tijelo sastoji od mnogo sitnih kristala, koji su poredani u svim mogućim smjerovima, tad je simetrija strukture izbrisana za naše oko.
Najjednostavniju elementarnu ćeliju predstavlja kocka koja u svakom kutu sadrži jedan atom ili molekulu. Takva ćelija zove se još prosta kubna. Nešto složenija je ćelija koja u centru kocke sadrži još jedan atom ili molekulu. Takvu kubičnu rešetku s prostornim centrima imaju kristali alkalijskih metala (Li, Na, K, Rb, Cs), zatim vanadij V, krom Cr, molibden Mo, tantal Ta i neki drugi. Mjesto u prostornom centru kocke može po jedan atom stajati u centru svake stranice. Kubne rešetke s takvim plošnim centrima također su česte u prirodi. Tako se kristaliziraju kemijski elementi srebro Ag, zlato Au, platina Pt, bakar Cu, olovo Pb i drugi.
Jednostavna rešetka izgrađena je od jednakih atoma ili jednakih atomskih grupa. Svaki atom ili svaka atomska grupa na isti su način opkoljeni od drugih atoma ili atomskih grupa. Nijedan atom ne ističe se ničim ispred drugog. Ako se kristal sastoji od različitih atoma ili više vrsta atomskih grupa, tad svaka čini za sebe jednu jednostavnu rešetku. Kristal je složena rešetka. U takvom kristalu opet svaki atom ili svaka ista atomna grupa ima istu okolinu, ali različiti atomi opkoljeni su različitim rasporedom atoma.
Najjednostavniju složenu rešetku čine kristali kuhinjske soli. Atomi natrija i klora poredani su u 3 okomita smjera u jednakim razmacima. Da su atomi jednaki, imali bismo prostu kubnu rešetku. Budući da nisu jednaki, moramo kristal NaCl sastaviti od dvije jednostavne kubne rešetke s plošnim centrima. Vidi se da je svaki natrijev atom opkoljen sa 6 klorovih atoma, i obratno, svaki klorov sa 6 natrijevih atoma. Kod kristala od mnogo različitih elemenata simetrije su mnogo složenije. Tek odabranim geometrijskim rasporedom može se postići da jednaki atomi budu opkoljeni istovrsnom skupinom drugih atoma. Po osnovnom načelu simetrije moraju jednaki atomi imati jednaku okolinu; ničim ne smije biti jedan isti atom istaknut pred drugim istim atomom.
Nikada se još nije naišlo na kristale koji bi se protivili zakonu simetrije. Simetrija kristalnih oblika jedan je od najdubljih prirodnih zakona. Simetrija proniče čitavu prirodu, savršeno u njenim najsitnijim dijelovima, a djelomično u njenim makroskopskim oblicima. Stvarajući pravilne geometrijske likove, čovjek je samo oponašao prirodu, koja je upravo neiscrpna u stvaranju raznih simetričnih oblika. Simetrije, koje je narod dugogodišnjim radom razvio u ornamentici, one lijepe oblike na vezovima, nalazimo i u prirodi. Atomni sistemi poprimaju nužno izvjesne simetrije, oni iz samih sebe proizvode uvijek nove i uvijek ljepše oblike. Simetrija je najljepši izraz duboke harmonije i zakonitosti koje vladaju u atomnim procesima.
Sva svojstva čvrstog tijela određena su kristalnom rešetkom. Ako se jedan element javlja u dvije različite modifikacije, tada se njegovi atomi na dva različita načina raspoređuju u rešetke. Premda su na primjer Dijamant i Grafit građeni od jednakih ugljikovih atoma, oni se ipak u osnovi razlikuju čemu je uzrok različita struktura kristalne rešetke.
Ispitivanje rendgenskih zrakama dalo je uvid u strukturu kristala. Iz rendgenskih slika utvrđene su elementarne ćelije pojedinih kristala. Zasad ćemo samo iznijeti, da hipoteza o rešetki objašnjava sva svojstva čvrstog stanja materije. Poznato je, da postoji izvjesna anizotropija u elastičnim i optičkim svojstvima kristala. Postojanje triju glavnih osi obzirom na prolaz svjetlosti ili deformaciju čvrstog tijela objašnjava se s tri glavna smjera kristalne rešetke. Samo kod apsolutne nule miruju atomi u čvorovima rešetke. Titranjem molekula ili atoma oko položaja mogu se objasniti sva akustična i toplinska svojstva čvrstih tijela.
Približnu sliku kristala možemo dobiti ako atome ili molekule predočimo kao kugle koje su naslagane jedna do druge. Već prema tome kako slažemo kugle jednu do druge dobivamo različite tipove elementarnih ćelija.
Kristalna rešetka vrlo je čvrsta tvorevina. Ona se teško razara mehaničkim silama. Oko svojih položaja ravnoteže koji se podudaraju s čvorovima rešetke mogu se atomi samo malo pomicati. Kristalnu rešetku možemo razoriti tako da čvrsto tijelo ugrijemo do temperature tališta. Tada temperaturna titranja atoma prevladavaju kohezione sile, i kristalna struktura nestaje.
