Reticolo cristallino: nodi, filari, piani reticolari

Reticoli Cristallini: Struttura e Caratteristiche

Un reticolo cristallino, anche chiamato reticolo di Bravais, è formato da particelle, come atomi, molecole o ioni, che sono disposti in modo regolare e periodico nello spazio. Unendo questi punti con linee immaginarie, si crea una struttura tridimensionale nota come reticolo spaziale o reticolo cristallino.

Nodi nel Reticolo Cristallino

I nodi sono i punti all’interno del reticolo cristallino che contengono le particelle della sostanza cristallina. Se le particelle sono della stessa natura chimica, ad esempio atomi uguali, e sono orientate nello spazio in maniera uniforme, si parla di un reticolo cristallino semplice. Al contrario, se i nodi rappresentano particelle di diversa natura chimica, si parla di reticolo cristallino composto. Esempi di reticoli cristallini composti sono il cloruro di sodio e gli alogenuri di metalli alcalini che formano un reticolo cubico a facce centrate.

Filari

I filari sono costituiti da nodi orientati nella stessa direzione e equidistanti tra loro. Questa disposizione caratteristica varia tra le diverse sostanze cristalline e corrisponde agli spigoli di un cristallo.

Piani Reticolari

I piani reticolari consistono in nodi regolarmente disposti lungo una superficie. Le caratteristiche di un piano reticolare sono determinate dalle due dimensioni lineari a e b e dall’angolo α, che definiscono un parallelogramma elementare regolare.

Ogni piano reticolare è il risultato della ripetizione periodica del parallelogramma elementare lungo due dimensioni dello spazio. Questi piani si identificano con le facce esterne dei cristalli.

Cella Elementare

Immaginando di spostare un piano reticolare perpendicolarmente a se stesso, si ottiene un reticolo cristallino caratterizzato da tre dimensioni lineari: a, b e c, e tre angoli α, β e γ che definiscono le direzioni spaziali. Queste grandezze formano un parallelepipedo elementare, la cui ripetizione lungo le tre direzioni primarie costituisce l’intero reticolo cristallino. Assegnando specifici valori di lunghezza e angoli, si possono costruire diverse celle elementari.

Sistemi Cristallini

La cristallografia ha identificato sette diversi sistemi cristallini, ognuno con le proprie caratteristiche distintive

Le principali classi di reticoli cristallini e le loro caratteristiche

I reticoli cristallini sono costituiti da una struttura regolare che si ripete nello spazio tridimensionale, dando origine a diversi tipi di reticoli con caratteristiche specifiche. Vediamo di seguito le principali classi di reticoli cristallini e le loro peculiarità:

Reticolo cubico o monometrico

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Caratteristiche lineari:

a = b = c
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Caratteristiche angolari:

α = β = γ = 90°
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Esempi:

NaCl, Au, C (diamante)

Reticolo tetragonale

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Caratteristiche lineari:

a = b ≠ c
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Caratteristiche angolari:

α = β = γ = 90°
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Esempi:

Sn bianco, TiO2

Reticolo rombico o ortorombico

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Caratteristiche lineari:

a ≠ b ≠ c
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Caratteristiche angolari:

α = β = γ = 90°
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Esempi:

CaCO3 (aragonite), S8 (alfa), BaSO4

Reticolo monoclinico

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Caratteristiche lineari:

a ≠ b ≠ c
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Caratteristiche angolari:

α = β = 90°; γ ≠ 90°
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Esempi:

S8 (beta), KClO3

Reticolo triclinico

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Caratteristiche lineari:

a ≠ b ≠ c
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Caratteristiche angolari:

α ≠ β ≠ γ ≠ 90°
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Esempio:

CuSO4· 5 H2O

Reticolo trigonale o romboedrico

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Caratteristiche lineari:

a = b = c
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Caratteristiche angolari:

α = β = γ ≠ 90°
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Esempi:

CaCO3 (calcite), Al2O3

Reticolo esagonale

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Caratteristiche lineari:

a = b
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Caratteristiche angolari:

α = β = 90°; γ = 120°
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Esempi:

C (grafite), Mg, Bi

La cella elementare e la struttura cristallina

La cella elementare è il parallelepipedo che conserva tutte le proprietà del reticolo cristallino di un cristallo. Si tratta della struttura minima che si ripete regolarmente nello spazio tridimensionale di un monocristallo. Ogni monocristallo può essere considerato formato da un insieme di celle elementari che riflettono la simmetria esterna del cristallo stesso. Quando un cristallo si frantuma, i frammenti che se ne originano mantengono le caratteristiche geometriche del cristallo originale.

In conclusione, la struttura dei reticoli cristallini è essenziale per comprendere le proprietà dei materiali cristallini e come questi si comportano in natura. La regolarità e la ripetizione della struttura cristallina sono alla base delle caratteristiche fisiche e chimiche dei cristalli.