Кристалл - это что?

Самым распространенным состоянием всех существующих веществ Земли и Космоса является кристаллическое состояние. Что это такое? На какие типы подразделяются кристаллы? Как можно вырастить кристалл в домашних условиях, читайте в статье.

Определение

Кристалл – это тело твердой консистенции многогранной формы. Его возникновение – результат расположения частиц: атомов, молекул, ионов в определенном порядке. Их задачей является образование рядов, плоских сеток и пространственных решеток.

Многогранные кристаллы могут быть:

• в виде кубиков - пириты;
• призм с заостренными концами – горный хрусталь;
• двенадцатигранников – гранат;
• восьмигранников – железная руда (магнетит);
• драгоценных камней - алмазы, топазы, рубины и другие.

Размеры этих образований бывают достаточно большие.

Кристалл – это тело, вершина которого должна соответствовать атому, иону, молекуле. Ребро, соответственно, - каждому ряду частиц, а грань – сетке. Если во много раз увеличить реальные кристаллы, то видно, что вершина, ребро и грань состоят из множества частиц, рядов, сеток, которые располагаются параллельно.

Какие бывают кристаллы?

Специалисты выявили разные типы кристаллов:

• Идеальные – представляют собой абстрактную модель, обладающую правильной формой, полной симметрией и ровными гранями. Другими словами, понятие идеального кристалла включает в себя полный набор лучших свойств и качеств, которыми он характеризуется.

• Реальные кристаллы – это действительно существующие в природе тела, у которых внутренняя структура может иметь дефекты, небезупречными бывают грани, а симметрия и вовсе понижена. Но реальный кристалл, несмотря на все недостатки, наделен главным свойством, делающим его кристаллом, – расположением частиц в закономерном порядке.

Выращивание кристалла из соли

Из соли можно вырастить кристаллы и в домашних условиях. Для этого понадобится соль, стеклянная емкость, нить, карандаш, вода. Итак, как вырастить кристалл соли?

1. В стакан с водой соль всыпают порциями и тщательно перемешивают, пока она не растворится полностью.
2. Жидкость ставят на огонь и прогревают до 90°С. Воду доводят до кипения, но не кипятят. Раствор охлаждают и процеживают - в нем не должно быть осадка.
3. Затем нить привязывают к карандашу, а к ней – кристаллик соли или пуговицу, которую предварительно нужно окунуть в соляной раствор и высушить.
4. Кончик нити с привязанной наживкой опускают в емкость с растворенной солью так, чтобы он не касался дна и стенок.
5. Емкость накрывают чистой салфеткой и помещают в теплое место. Температура должна быть постоянной.

Время, в течение которого будет расти кристалл, разное. Оно зависит от его желаемой величины.

Пространственная кристаллическая решетка

Если вместо частиц - ионов и атомов - поставить точки, то строение кристалла представляет собой пространство, которое заполнено точками, расположенными в закономерном порядке. Если их соединить линиями, получится пространственная решетка, состоящая из следующих элементов:

• узлов, которыми называются точки размещения частиц кристалла;
• рядов, представленных совокупностью узлов, которые через одинаковые расстояния периодически повторяются (узлы лежат вдоль прямых линий);
• промежутков, которыми называется расстояние от одного до другого равнозначного узла (эти промежутки ничтожно малы);
• плоской сетки, представляющей собой узлы и ряды, которые располагаются в единой плоскости.

Виды кристаллических решеток

Решетки бывают разными. Это зависит от того, какова природа частиц кристалла и связь между ними. Виды кристаллические решетки бывают:

• Ионные – узлы решеток содержат ионы, которые бывают положительными и отрицательными. Между собой они связаны взаимодействием, которое называется электростатическим. Ионы бывают простыми и сложными. В узлах хлорида натрия они простые, а сульфата калия – сложные. В таких кристаллах ионы связаны между собой прочно, а вещества отличаются твердостью, тугоплавкостью, они нелетучие и растворимы в воде.
• Металлические – такие решетки в своем составе имеют положительные ионы, свободные электроны и атомы металлов. Решетки образуются такими веществами, которые характеризуются металлической связью. Они свойственны простым металлам и их сплавам. Металлы, как правило, имеют разную температуру плавления, но все без исключения обладают металлическим блеском, пластичностью, ковкостью и хорошей электро- и теплопроводностью.

• Атомные – для узлов характерно наличие отдельных атомов, соединенных между собой так называемыми ковалентными связями. Решетку такого типа имеет алмаз, графит, кварц, песок, горный хрусталь и др. Эти вещества прочные и твердые, обладают высокой температурой плавления и кипения.
• Молекулярные – это решетки, узлы которых содержат молекулы, связанные между собой слабым взаимодействием, называемым межмолекулярным, хотя атомы в молекулах соединены прочно. Кристаллы с молекулярной кристаллической решеткой обладают маленькой твердостью и прочностью, низкой температурой плавления, а также кипения. Многим молекулярным веществам свойственно жидкое и газообразное состояние, они летучи и могут иметь запах. К веществам с такой связью относится вода, аммиак, нафталин, кислоты, глюкоза, сахар и т. п.

Причины изменения формы природных кристаллов

Свою форму кристаллы меняют по разным причинам. Одной из них является нарушение условий, в которых они образуются. Так, если магма будет застывать медленно, то у зерен кварца будут неправильные, криволинейные контуры. Другой пример, когда коренные породы разрушаются, их обломки сносятся водой. Поэтому часто в песках обнаруживаются кристаллы таких пород, как кварц, магнетит, гранат.

Форма таких недоразвитых кристаллов уродливая, их грани обломанные. Кристалл – это геометрически правильная форма, которая распространяется не только на поверхность кристалла, но и на внутреннее его строение. Между частицами здесь имеется расстояние, они не заполняют все пространство, то есть их расположение имеет определенный порядок, присущий только данному веществу.

Интересные сведения о кристаллах

На территории бывшего Советского Союза в 1958 году ученые нашли кристалл кварца гигантского размера. Его длина составляла 7,5 м, ширина – 1,5 м и масса – 70 т. Попадались кристаллы берилла массой 18 т и длиной 5 м. Хотя во время находок чаще встречаются кристаллики микроскопических размеров.

В восточной части Оренбургской области посчастливилось найти горный хрусталь, кристалл которого имел длину 170 см, ширину – 80 см, массу – 784 кг. Его иронично назвали «Малюткой». В настоящее время этот кристалл расположен у входа в Уральский музей геологии в городе Екатеринбурге.