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Kristall

  Quartz Kristall   Vergrößern Quarz Kristall

Im Chemie und Mineralogie, a Kristall ist ein Feststoff, in dem der Bestandteil Atome , Moleküle oder Ionen sind in einem regelmäßig geordneten, sich wiederholenden Muster gepackt, das sich in alle drei räumlichen Dimensionen erstreckt.

Im Allgemeinen bilden sich Kristalle, wenn sie einem Erstarrungsprozess unterzogen werden. Unter idealen Bedingungen kann das Ergebnis ein Einkristall sein, bei dem alle Atome im Festkörper in die gleiche Kristallstruktur passen. Im Allgemeinen bilden sich jedoch viele Kristalle gleichzeitig während der Erstarrung, was zu einem polykristallinen Feststoff führt. Beispielsweise sind die meisten Metalle, denen man im Alltag begegnet, Polykristalle. Kristalle sind oft symmetrisch verwachsen, um Kristallzwillinge zu bilden.

Welche Kristallstruktur die Flüssigkeit bildet, hängt davon ab Chemie des Fluids, den Bedingungen, unter denen es erstarrt, und auch vom Umgebungsdruck. Der Prozess der Bildung einer kristallinen Struktur wird oft als bezeichnet Kristallisation .



  Synthetischer Wismutkristall   Vergrößern Synthetik Wismut Kristall

Während der Kühlprozess normalerweise zur Erzeugung eines kristallinen Materials führt, kann das Fluid unter bestimmten Bedingungen in einem nichtkristallinen Zustand gefroren werden. In den meisten Fällen geht es dabei darum, die Flüssigkeit so schnell abzukühlen, dass Atome nicht zu ihren Gitterplätzen wandern können, bevor sie ihre Beweglichkeit verlieren. Ein nichtkristallines Material, das keine Fernordnung aufweist, wird als amorph, glasartig oder bezeichnet glasig Material. Es wird auch oft als amorpher Festkörper bezeichnet, obwohl es deutliche Unterschiede zwischen Festkörpern und Gläsern gibt: Vor allem wird beim Prozess der Glasbildung die latente Schmelzwärme nicht freigesetzt. Aus diesem Grund betrachten viele Wissenschaftler glasartige Materialien eher als viskose Flüssigkeiten als als Feststoffe, obwohl dies ein kontroverses Thema ist. siehe Eintrag auf Glas für mehr Details.

  Insulinkristalle   Vergrößern Insulin Kristalle

Kristalline Strukturen kommen in allen Materialklassen mit allen Arten von chemischen Bindungen vor. Fast alle Metalle liegen in einem polykristallinen Zustand vor; amorphe oder einkristalline Metalle müssen oft mit großem Aufwand synthetisch hergestellt werden. Ionisch gebundene Kristalle können sich beim Erstarren von Salzen bilden, entweder aus einer geschmolzenen Flüssigkeit oder wenn sie aus einer Lösung kondensiert. Kovalent gebundene Kristalle sind ebenfalls weit verbreitet, bemerkenswerte Beispiele sind Diamant, Silica und Graphit. Polymermaterialien bilden im Allgemeinen kristalline Bereiche, aber die Länge der Moleküle verhindert normalerweise eine vollständige Kristallisation. Auch schwache Van-der-Waals-Kräfte können in einer Kristallstruktur eine Rolle spielen; Beispielsweise hält diese Art der Verklebung die sechseckig gemusterten Platten in Graphit locker zusammen.

Die meisten kristallinen Materialien haben eine Vielzahl von kristallographischen Defekten. Die Art und Struktur dieser Defekte kann einen tiefgreifenden Einfluss auf die Eigenschaften der Materialien haben.

  Gallium, ein Metall, das leicht große Einkristalle bildet   Vergrößern Gallium , ein Metall, das leicht große Einkristalle bildet  Ein riesiger Einkristall aus Kaliumdihydrogenphosphat, der von Saint-Gobain für den Megajoule-Laser von CEA aus einer Lösung gezüchtet wurde.   Vergrößern Ein riesiger Einkristall aus Kaliumdihydrogenphosphat, der von Saint-Gobain für den Megajoule-Laser von CEA aus einer Lösung gezüchtet wurde.

Während der Begriff 'Kristall' in den Materialwissenschaften und der Festkörperphysik eine genaue Bedeutung hat, bezieht sich 'Kristall' umgangssprachlich auf feste Objekte, die wohldefinierte und oft ansprechende geometrische Formen aufweisen. In diesem Sinne des Wortes kommen viele Arten von Kristallen in der Natur vor. Die Form dieser Kristalle hängt von der Art der molekularen Bindungen zwischen den Atomen ab, die die Struktur bestimmen, sowie von den Bedingungen, unter denen sie entstanden sind. Schneeflocken , Diamanten , und gemein Salz sind gängige Beispiele für Kristalle.

Einige kristalline Materialien können besondere elektrische Eigenschaften wie den ferroelektrischen Effekt oder den piezoelektrischen Effekt aufweisen. Zusätzlich, hell Der Durchgang durch einen Kristall wird oft in verschiedene Richtungen gebrochen oder gebogen, wodurch eine Reihe von Kristallen entsteht Farben ; Kristalloptik ist das Studium dieser Effekte. In periodischen dielektrischen Strukturen kann eine Reihe einzigartiger optischer Eigenschaften erwartet werden, wie sie in photonischen Kristallen beschrieben wurden.

Kristallographie ist die wissenschaftliche Untersuchung von Kristallen und der Kristallbildung.

Historische und mythische Verwendungen

Laut Rebbenu Bachya bedeutet das Wort „Achlmah“ im Vers Exodus 28:19 „Kristall“ und war der Stein auf dem Ephod, der den Stamm Gad repräsentierte.

Kristalle spielen oder spielten auch in einer Reihe von Mythologien eine herausragende Rolle als Heilmittel.