kristályszerkezetei

Kristályszerkezetek a hosszú távú periódusos rend leírásai az anyagokban: megmutatják, hogyan helyezkednek el az atomok vagy molekulák a térben, és hogyan határozzák meg a makroszkopikus tulajdonságokat. A leírás alapja a Bravais rács és az egységcellából kiinduló bázis vagy motívum. Az egységcella a legkisebb olyan térbeli egység, amely translációkkal a teljes kristályt felépíti. A Bravais rácsokból 14 létezik, őket a hét kristályrendszerbe sorolják: kubikus, tetragonális, ortorombikus, rombohedrális, hexagonális, monoclinikus és triklinikus.

A kristályok szimmetriáját tércsoportokkal írják le, amelyek a transzlációs és a forgási szimetriát foglalják magukba; összesen 230 tércsoport ismert. A gyakorlati kristályt az adott rácspontokra rendelt bázis adja meg: a rácspontokhoz kötött atomtípusok és pozíciók határozzák meg az anyag konkrét szerkezetét.

A szerkezet felderítésére a diffrakció a legfontosabb eszköz: röntgen-, elektron- vagy neutronokkal mérve a periódikus rend nyomait lehet feltárni. Bragg törvénye, nλ = 2d sin θ, összefüggést ad a diffrákciós csúcsok helye és a rétegek távolságai között.

Gyakori példák közé tartozik a nátrium-klorid (NaCl, rock salt) szerkezete, a ZnS mindkét allotrop változata (zink blende és wurtzit), a fluorid CaF2, a kristályos diamán (diamant), a grafit és a perovszit ABO3. Ugyanazon kémiai összetétel többféle kristályszerkezetet is felvehet (polimorfizmus), ami jelentősen befolyásolja a sűrűséget, keménységet, vezetőképességet és optikai tulajdonságokat.