Cristallo

Inmineralogiaecristallografia, uncristallo(dalgrecoκρύσταλλος,krýstallos, ghiaccio) è una strutturasolidacostituita daatomi,molecoleoioniaventi una disposizione geometricamente regolare, che si ripete indefinitamente nelle tre dimensioni spaziali; è ottenuta dalla convoluzione tra unreticolo cristallino o reticolo di Bravais(formato da punti geometrici ordinatamente disposti nello spazio) ed una base (insieme di uno o più atomi).
La maggior parte dei minerali sonopolicristallini, cioè sono composti da molti cristalli (cristalliti), anche se ciò non è di solito visibile a occhio nudo, perché i singoli cristalli sono di dimensioni microscopiche. I solidi costituiti da un singolo cristallo (dettimonocristalli) sono invece molto rari. I solidi non cristallini (come ilvetro) sono dettiamorfi.
Il cristallo è una formazione solida che ha una disposizione periodica e ordinata di atomi ottenuti dalla convoluzione tra una base (uno o più atomi) ed i punti delreticolo cristallino; la presenza di tale organizzazione atomica può conferire al cristallo una forma geometrica definita. I cristalli si formano per solidificazione graduale di unliquidoo perbrinamentodi un gas. Talecristallizzazionepuò avvenire spontaneamente in natura o essere riprodotta artificialmente.
Il tipo di struttura assunta dal cristallo gioca un ruolo determinante in molte delle sue proprietà, quali lasfaldatura. A seconda delle simmetrie della loro struttura, molte proprietà, come quelle elettriche, quelle ottiche e quelle meccaniche (ad esempio i moduli diYounge diPoisson), possono essereanisotrope, cioè dipendenti dal loro orientamento nello spazio. Solo alcuni cristalli sono inveceisotropi.
La formazione e le caratteristiche di un cristallo dipendono dalla velocità e dalle condizioni della solidificazione (detta anche "cristallizzazione"). Ad esempio, i liquidi che formano ilgranitovengono eruttati in superficie comelavavulcanica e si raffreddano in maniera relativamente lenta. Se il raffreddamento è più rapido si forma unarocciaafanitica, con cristalli non visibili ad occhio nudo; un raffreddamento ancora più lento porta alla formazione di cristalli di grosse dimensioni.
Lacristallografiaè la disciplina che si occupa dello studio e della descrizione della struttura cristallina.
Dal punto di vista microscopico, i cristalli sono formati da una "base", cioè un insieme di una o piùentità molecolari(atomi, molecole o ioni) disposti in maniera ordinata all'interno di un reticolo.Il cristallo è dunque costituito da un insieme di celle uguali che si ripetono in maniera ordinata nello spazio, in modo tale che le facce di ciascuna cella corrispondano alle facce delle celle contigue. La particolare cella che caratterizza la struttura cristallina è detta "cella unitaria".
La formazione e successiva crescita dei cristalli avviene attraverso unpassaggio di stato, che può essere:
La crescita di un cristallo avviene rispettando la morfologia del cristallo,cioè durante la sua crescita il cristallo mantiene una forma che rispecchia le posizioni dei piani del reticolo cristallino. In altre parole, l'orientamento delle facce di un cristallo corrisponde all'orientamento dei piani del reticolo cristallino di cui è costituito, per cui spesso dall'analisi macroscopica della forma del cristallo è possibile risalire alla sua struttura microscopica. Bisogna comunque tenere presente che cristalli aventi la stessa struttura microscopica possono avere una morfologia differente, in quanto la velocità di accrescimento di ciascuna faccia può essere differente. Per tale motivo, la forma del cristallo può essere più o meno appiattita. Tali differenti forme macroscopiche nelle quali si può presentare un cristallo avente la stessa struttura microscopica sono dette "abiti cristallini".
Le rocce formate dai minerali cristallini possono essere di diverso tipo:
Le rocce magmatiche derivano dalla solidificazione deimagmideivulcani; le rocce sedimentarie provengono dell'accumulo disedimentidi varia origine, derivanti in gran parte dalla degradazione ed erosione di rocce preesistenti; le rocce metamorfiche provengono dalla trasformazione degli altri tipi di rocce.
A seconda della dimensione dei cristalli, i minerali (o aggregati di minerali) policristallini si possono distinguere in:
La classificazione sistematica dei cristalli si basa sul riconoscimento degli elementi geometrici disimmetriadella struttura cristallina; tali elementi di simmetria sono:
Nei cristalli gli elementi di simmetria regolano la disposizione degli elementi (facce, spigoli e vertici) dello stesso cristallo, in modo tale che da questi stessi elementi possiamo dedurre gli elementi di simmetria posseduti dal cristallo. Gli elementi di simmetria che da soli, o combinati fra loro, possono apparire in un cristallo, sono sei:
L'associazione degli elementi di simmetria cristallina fra loro dà origine a trentadue "classi cristalline" (corrispondenti agruppi puntuali) che, riunendo le classi con assi di simmetria dello stesso ordine, formano settesistemi cristallini:
I sette sistemi cristallini sono a loro volta raggruppati in 3gruppi cristallini: monometrico, dimetrico e trimetrico.