I cristalli

I cristalli si possono definire come minerali che spontaneamente assumono un aspetto poliedrico costante e caratteristico e che possiedono sempre alcune proprietà fisiche.

Si dicono isotropi quei corpi in cui il valore di una certa proprietà fisica è uguale in qualsiasi direzione, anisotropi quando il valore delle proprietà fisiche muta con il cambiamento della direzione e del verso considerati.

Proprietà fisiche: durezza, peso specifico, dilatabilità. Fusibilità, velocità di accrescimento, ecc..)

I corpi che si presentano isotropi per le diverse proprietà fisiche rivelano mancanza di ordine geometrico nella disposizione delle particelle che li costituiscono. Queste sostanze sono state definite amorfe e sono da considerarsi come liquidi ad altissima viscosità (ex: il vetro).

Le forme geometriche dei cristalli sono dovute alla disposizione microscopica regolare degli atomi o molecole che li costituiscono.

Se un minerale lo si trova in grande quantità lo si considera una roccia (ex. Il marmo bianco di Carrara, che come minerale si chiama calcite, CaCO₃).

La struttura interna dei cristalli è reticolare e tridimensionale poiché le particelle sono disposte lungo filari nelle 3 dimensioni dello spazio apparendo come nodi di una rete a più piani. Questi piani quando si incontrano formano dei piccoli poliedri (ex. cubi, prismi ) che vengono chiamati celle elementari semplici che ripetendosi delle 3 dimensioni formano il reticolo tridimensionale.

Affinché i cristalli di una certa sostanza possano formarsi occorre che le particelle si trovino in un ambiente dove possano muoversi e quindi disporsi con un ordine preciso. I cristalli possono formarsi per:

raffreddamento lento di masse fuse

evaporazione del solvente dalla soluzione, si ha dove la saturazione porta al depositarsi di cristalli

sublimazione di vapori con solidificazione diretta su pareti fredde (ex. iodio)

precipitazione per reazione tra due o più sostanze

La cristallizzazione incomincia con l'aggregazione delle particelle attorno ad una che si comporta da centro di cristallizzazione, secondo la disposizione geometrica tipica del reticolo della specie chimica.

Si parla di polimorfismo quando la stessa sostanza può cristallizzare dando reticoli diversi e quindi poliedri diversi. Un caso tipico è il carbonio che può cristallizzare come diamante o come grafite che hanno proprietà fisiche diverse a causa della diversa distribuzione delle particelle del reticolo.

Gli elementi di un cristallo sono: le facce, gli spigoli e i vertici.

I cristalli che si trovano in natura hanno gli aspetti più svariati, in genere sono sproporzionati a causa delle condizioni in cui si sono formati, a volte però succede che l'ambiente permetta loro di accrescersi liberamente e completamente in tutte le direzioni, si ottengono così cristalli modello che presentano elementi di simmetria, cioè il centro di simmetria, gli assi e i piani. La simmetria permette un'armonica ripetizione nello spazio di facce di ugual tipo, di spigoli e vertici corrispondenti.

Quando si vuole definire la posizione di una faccia di un cristallo si può riferirla a un sistema di assi chiamati assi cristallografici costituiti da tre rette, parallele a tre spigoli del cristallo concorrenti in un vertice. Gli assi vengono indicati con xyz. La faccia del cristallo che indica tutti e tre gli assi è chiamata faccia di piramide ed è definita faccia fondamentale. Quella che è parallela a una e ne incontra due è definita faccia di prisma; la faccia che incontra un solo asse è chiamata faccia di pinacoide. La faccia di piramide che incontra tutti gli assi stacca su questi dei segmenti partendo dall'origine, che vengono chiamati parametri.

Se si prende una terna di assi cartesiani (xyz) e a essa si riferisce un generico piano , la posizione del piano è definita quando si conoscono i suoi parametri, cioè i segmenti di intercettazione del piano  con xyz.

Se invece dei parametri si conosce il rapporto parametrico, ossia il rapporto tra i parametri (a:b:c), allora anzichè nella posizione assoluta, il piano  resta individuato nella sua giacitura, cioè nella sua inclinazione rispetto agli assi di riferimento.

Piani paralleli, riferiti alla stessa terna di assi, hanno parametri diversi, ma identico rapporto parametrico in quanto identica è la loro giacitura.

I cristalli vengono suddivisi in tre gruppi, in ogni gruppo si trovano quei cristalli la cui faccia fondamentale stacca sui tre assi parametri:

tutti uguali (GRUPPO MONOMETRICO)

due uguali uno diverso (GRUPPO DIMETRICO)

tutti e tre differenti (GRUPPO TRIMETRICO)

Ex: ===90° e a=b=c sono le costanti cristallografiche del sistema monometrico

I 3 gruppi comprendono 7 sistemi che a loro volta comprendono 32 classi.