Formazione e classificazione dei cristalli
I cristalli, solidi con facce piane poligonali, sono stati ricercati sin dall’antichità per la loro forma regolare e il gioco di luci che essi provocano. La loro formazione può avvenire per evaporazione del solvente, da una soluzione, un solido fuso per raffreddamento, sotto particolari condizioni di temperatura e pressione, o attraverso reazioni chimiche.
Cristallizzazione e formazione dei cristalli
La formazione dei cristalli in natura può risalire a epoche lontane. Un processo di cristallizzazione troppo rapido può dare origine a solidi non cristallini o cristalli così minuti da essere riconoscibili solo con l’ausilio del microscopio. Al contrario, un processo di cristallizzazione lento dà alle particelle disperse nella fase fluida il tempo di aggregarsi secondo regole precise. Ad esempio, dall’evaporazione dell’acqua si possono formare cristalli di cloruro di sodio.
Varie formazioni di cristalli
I cristalli possono formarsi anche in seguito al lento raffreddamento e solidificarsi dei magmi del sottosuolo. Le elevate temperature e pressioni in profondità sono responsabili della formazione di diamanti e grafite. Inoltre, molti giacimenti di minerali cristallini sono il risultato di reazioni chimiche.
Gli studi di Stenone sulla cristallografia
Già nel 1669, lo scienziato danese Stenone osservò cristalli di quarzo di diverse dimensioni e provenienze, scoprendo che gli angoli tra le facce corrispondenti erano sempre gli stessi. Questo principio è diventato la prima legge della cristallografia, nota anche come legge della costanza dell’angolo diedro.
Classificazione dei cristalli
I cristalli vengono classificati in tre gruppi principali in base alla lunghezza relativa dei loro assi cristallografici: monometrici (assi uguali), dimetrici (un asse diverso dagli altri) e trimetrici (assi tutti diversi). Una classificazione più dettagliata si basa sulla presenza di elementi di simmetria come piani, assi e centro di simmetria.
Elementi di simmetria nei cristalli
In cristallografia, i piani di simmetria vengono indicati con la lettera P, gli assi di simmetria con i simboli A2, A3, A4, A6, e i centri di simmetria con la lettera C.
In conclusione, la formazione e la classificazione dei cristalli sono argomenti affascinanti che possono rivelare molte informazioni sulla struttura e sulle proprietà dei materiali naturali.Simmetria nei cristalli: un’analisi dettagliata
La simmetria è un elemento chiave nella classificazione dei cristalli. Ad esempio, un cubo di salgemma presenta quattro assi ternari, tre assi quaternari, sei assi binari, nove piani e un centro di simmetria.
Gli elementi di simmetria possono essere riassunti nella notazione 4A3, 3A4,, 6A2, 9P C.
La classificazione dei cristalli si basa sui sistemi e le classi che forniscono informazioni fondamentali. I sistemi cristallini sono sette e comprendono forme con elementi di simmetria simili. Le classi, invece, sono 32 e raggruppano le forme che presentano gli stessi elementi di simmetria.
La suddivisione in classi di simmetria è fondamentale poiché le forme cristalline di una stessa classe presentano una simmetria simile. Ad esempio, la galena cristallizza nella classe cisottaedrica del sistema cubico, che comprende forme come il cubo e l’ottaedro.
La tabella di classificazione presenta i sistemi, le forme cristalline, la simmetria caratteristica, la classe, gli elementi di simmetria e alcuni esempi di cristalli appartenenti a ciascuna classe.
La regolarità esterna dei cristalli è il risultato di una disposizione ordinata e regolare delle particelle che li costituiscono. Alla base della struttura dei cristalli vi è un motivo che, ripetendosi un gran numero di volte nello spazio, dà origine a tutto l’edificio cristallino.
Il motivo che si ripete può essere un atomo, uno ione, uno ione poliatomico, una molecola, un gruppo di atomi. Per conoscere la struttura di un solido cristallino va determinato il modo in cui i motivi che si ripetono nello spazio tridimensionale. All’interno di un reticolo si individua una cella elementare che, mediante traslazione nel piano, genera l’intero reticolo. La cella elementare è caratterizzata dai valori dei lati a e b e dall’angolo γ fra essi compreso. In un piano è possibile costruire solo cinque tipi di reticolo, ciascuno caratterizzato dalla propria cella elementare che deve avere una delle seguenti forme geometriche: quadrato, esagonale, rettangolare, esagonale compatto e rombico.I tipi di reticoli cristallini e le loro caratteristiche
Nel mondo dei cristalli, come sui pavimenti tridimensionali, ci sono diversi tipi di reticoli cristallini, ognuno con le proprie caratteristiche. I reticoli cristallini sono come i mattoni di un edificio e la cella elementare è la loro unità base. Secondo Bravais, nello spazio tridimensionale esistono 14 tipi di reticoli, che sono divisi in tre gruppi e sette sistemi, corrispondenti alle forme esterne dei cristalli.
I gruppi e i sistemi dei reticoli di Bravais
I reticoli di Bravais sono suddivisi nei seguenti gruppi:
– Gruppo Monometrico: Sistema Cubico
– Gruppo Dimetrico: Sistemi Esagonale, Romboedrico, Tetragonale
– Gruppo Trimetrico: Sistemi Rombico, Monoclino, Triclino
Ogni sistema ha le proprie caratteristiche in termini di celle elementari, assi e angoli. Ad esempio nel sistema monometrico, nel reticolo cubico, le lunghezze dei lati sono uguali e gli angoli sono tutti di 90°. Mentre nel sistema dimetrico, nel reticolo esagonale, le lunghezze dei lati sono uguali, ma gli angoli sono di 90° e 120°.
I reticoli di Bravais sono un concetto fondamentale in mineralogia e scienza dei materiali, poiché influenzano le proprietà fisiche e chimiche dei cristalli e dei materiali solidi.
[Link immagine Bravais:](http://chimicamo.org//wp-content/uploads/2012/02/Bravais.gif)
In conclusione, i reticoli di Bravais sono fondamentali per capire la struttura e le caratteristiche dei cristalli, essenziali per diversi campi scientifici e tecnologici.