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Gli stati di aggregazione della materia

Caratteristiche dei solidi cristallini

I cristalli si formano (in processi detti di cristallizzazione) in seguito al graduale disporsi, secondo uno schema regolare e ripetitivo, di particelle (atomi, ioni, molecole) intorno a raggruppamenti ordinati di dimensioni submicroscopiche (nuclei). I solidi cristallini naturali, formati da un elemento o da un composto chimico, costituiscono i minerali. I minerali possono essere formati da cristalli isolati o, più comunemente da aggregati cristallini e in tal caso danno origine alle rocce costituenti della crosta terrestre.

Proprietà

I cristalli si presentano con forme geometriche caratteristiche, limitate da superfici piane (facce) che si intersecano tra loro lungo spigoli, formando angoli determinati (angoli diedri). La caratterizzazione di un cristallo può essere effettuata in base alla simmetria della sua forma geometrica, facendo riferimento a elementi di simmetria e l'identificazione del suo reticolo cristallino, (la disposizione spaziale ordinata dalle particelle costituenti) formato dalla ripetizione, nelle tre direzioni dello spazio, di un'unità strutturale detta cella elementare.

Oltre alla forma geometrica, le sostanze cristalline possiedono altre proprietà peculiari, tra cui: la sfaldabilità, ossia la tendenza a suddividersi secondo piani preferenziali; l'anisotropia, fenomeno secondo cui talune proprietà vettoriali (per esempio, la dilatazione termica, la coesione e certe proprietà ottiche) del cristallo si manifestano con valori in direzioni spaziali diverse (si parla di isotropia se le proprietà sono uguali in tutte le direzioni); l'isomorfismo, proprietà per cui sostanze diverse cristallizzano nella stessa forma; il polimorfismo, la proprietà per cui una stessa sostanza può cristallizzare in forme diverse; la fluorescenza e la fosforescenza, le proprietà per cui alcune sostanze investite da radiazioni ultraviolette emettono radiazioni colorate del visibile (nel primo caso l'emissione cessa al cessare dell'irradiazione, nel secondo caso perdura); la piroelettricità e la piezoelettricità, proprietà di un solido di creare un campo elettrico se sottoposto a riscaldamento, nel primo caso, o a una pressione, nel secondo; il peso specifico, dato dal rapporto peso/volume; la durezza, cioè la resistenza che un solido oppone a lasciarsi scalfire da un altro solido, stabilita in base alla scala di Mohs, che va da 1 a 10 (1. talco; 2. gesso; 3. calcite; 4. fluorite; 5. apatite; 6. ortoclasio; 7. quarzo; 8. topazio; 9. corindone; 10. diamante); la birifrangenza, proprietà di alcuni cristalli, come, per esempio, la calcite, di sdoppiare un raggio di luce incidente in due raggi, uno ordinario e uno straordinario.

Cristalli idrati

Le sostanze cristalline combinate chimicamente con l'acqua in un rapporto definito danno luogo alla formazione di cristalli idrati, come, per esempio, il solfato di rame pentaidrato, CuSO4 · 5H2O. Alcuni cristalli idrati perdono acqua a temperatura ambiente (sostanze efflorescenti) mentre altri assorbono umidità dall'aria (sostanze igroscopiche) e altri ancora ne assorbono tanta da sciogliersi in essa (sostanze deliquescenti).

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