2.3.1   Budowa krystaliczna ciał stałych

Aby przedstawić strukturę krystaliczną ciała stałego, należy poznać i określić strukturę najprostszego jego elementu przez którego powtórzenie w przestrzeni (translację) można odtworzyć strukturę ciała stałego. Element taki nosi nazwę komórki elementarnej. Wielkość i kształt komórki elementarnej wyrażone są długością trzech krawędzi: a, b, c i trzema kątami między krawędziami:  (rys.4.01). Ponadto dla jednoznacznego określenia komórki elementarnej potrzebna jest znajomość rodzaju, liczby i położenia atomów, cząsteczek, czy jonów wchodzących w skład komórki.

Rys. 4.01. Komórki elementarne podstawowych układów krystalograficznych, prostych (prymitywnych).

Kryształ w pojęciu makroskopowym składa się z olbrzymiej liczby komórek elementarnych rozmieszczonych w trzech kierunkach przestrzeni. Zasadniczo istnieje 7 podstawowych układów krystalograficznych: regularny, tetragonalny, heksagonalny, trygonalny, rombowy, jednoskośny i trójskośny (rys.4.01).

W komórkach przedstawionych na rys. 4.01, atomy, cząsteczki, jony rozmieszczone są tylko w narożach. Komórki tego rodzaju tworzą sieci przestrzenne proste. Oprócz prostych (prymitywnych) sieci przestrzennych występują w kryształach tzw. sieci złożone powstające przez nałożenie na siebie sieci dwóch lub więcej sieci prostych. Sieci nakładają się w ten sposób aby dodatkowy element struktury (atom, jon) ulokował się wewnątrz komórki (sieć przestrzennie centrowana), lub wewnątrz jej ściany (sieć ściennie centrowana). Rys. 4.02 przedstawia oba rodzaje sieci dla układu regularnego i heksagonalnego.

Rys.4.02. Komórki elementarne centrowane dla układu regularnego kubicznego (a,c) i heksagonalnego (b,d), (a,b) – sieć przestrzennie centrowana, (c,d) –sieć ściennie centrowana.

Ciała krystaliczne ulegają przemianom fazowym – topnieniu, sublimacji – w ściśle określonej temperaturze zwanej temperaturą topnienia i temperaturą sublimacji.

Własności fizykochemiczne kryształów zależą od składu chemicznego – rodzaju elementów struktury kryształu (atomów, cząsteczek, jonów) oraz rodzaju wiązań między tymi elementami. W zależności od rodzaju  wiązań możemy rozróżnić następujące rodzaje kryształów: kryształy jonowe, kryształy o wiązaniach kowalentnych, kryształy o wiązaniach Van der Waalsa i kryształy o wiązaniach metalicznych.