Κρυσταλλικό σύστημα

Ως κρυσταλλικό σύστημα αναφέρεται μια ομάδα από κρυσταλλικές τάξεις.

Υπάρχουν 32 κρυσταλλικές τάξεις, οι οποίες καθορίστηκαν από τον Bravais βάση γεωμετρικών κανόνων. Μια κρυσταλλική τάξη αντιπροσωπεύει ορισμένο συνδυασμό στοιχείων συμμετρίας από αυτούς που εμφανίζονται στους κρυστάλλους. Τα στοιχεία συμμετρίας αυτά προκύπτουν με απλές γεωμετρικές διαδικασίες (κατοπτρισμό, αναστροφή, στροφή, στροφοκατοπτρισμό, στροφοαναστροφή) και είναι: άξονες συμμετρίας, επίπεδα συμμετρίας, κέντρο συμμετρίας, πολικοί άξονες συμμετρίας, άξονες στροφοαναστροφής, άξονες στροφοκατοπτρισμού.Ο συνδυασμός τους καλείται ομάδα συμμετρίας σημείου (διότι όλες τις γεωμετρικές διαδικασίες που παράγουν τα στοιχεία συμμετρίας αυτά γίνονται γύρω από ένα σταθερό σημείο.)

Στην κρυσταλλογραφία ορίζονται επίσης 3 ή 4 άξονες (κρυσταλλογραφικοί άξονες), οι οποίοι αποτελούν τις στοιχειώδεις κατευθύνσεις(διανύσματα) μέσα στον κρύσταλλο και στην κυψελίδα. Οι άξονες ονομάζονται a,b,c ή a₁,a₂,a₃, c.

Οι 32 κρυσταλλικές τάξεις λοιπόν κατανέμονται σε 7 κρυσταλλικά συστήματα. Με απλά λόγια, ένα κρυσταλλικό σύστημα περιλαμβάνει όλες τις κρυσταλλικές τάξεις που παρουσιάζουν παρόμοια κύρια συμμετρία.

Στοιχειώδης κυψελίδα ονομάζεται το μικρότερο σύνολο ατόμων, η διάταξη των οποίων επαναλαμβανόμενη κατά τις τρεις διαστάσεις δημιουργεί την κρυσταλλική δομή. Τα άτομα της στοιχειώδους κυψελίδας παριστάνονται συνήθως σαν σφαίρες.

Κυψελίδα ονομάζεται το γεωμετρικό σχήμα του μικρότερου τμήματος του κρυσταλλικού πλέγματος (χωρίς τα άτομα), το οποίο διατηρεί όλα τα χαρακτηριστικά του όλου πλέγματος. Το στερεό γεωμετρικό σχήμα της κυψελίδας (δηλαδή η γεωμετρική διάταξη των ατόμων στο χώρο) χαρακτηρίζει τα διαφορετικά κρυσταλλικά συστήματα στα οποία κρυσταλλώνονται τα διάφορα σώματα.

Με βάση τη στοιχειώδη κυψελίδα ορίζονται τρεις (φανταστικοί) "κρυσταλλογραφικοί άξονες" ή "άξονες αναφοράς του κρυστάλλου" που προσδιορίζουν μήκη και γωνίες τριών ακμών που συναντώνται στη κορυφή της κυψελίδας, δημιουργώντας μια βασική τρίεδρη γωνία^[1]. Το σχήμα και το μέγεθος λοιπόν της κυψελίδας περιγράφονται από το μήκος των ακμών της κυψελίδας (τα ανύσματα a, b, c) και από τις γωνίες (α, β, γ) που σχηματίζονται μεταξύ των ανυσμάτων. Τα μεγέθη αυτά ονομάζονται παράμετροι της κυψελίδας.

Έτσι καθώς αναπτύσσεται ο κρύσταλλος, τα σωματίδιά του επαναλαμβάνουν το σχήμα της στοιχειώδους κυψελίδας.

Κάθε κρυσταλλικό σύστημα έχει μια συγκεκριμένη και χαρακτηριστική σχέση που συνδέει τους κρυσταλλογραφικούς άξονες, δηλάδη τις γωνίες με τις οποίες τέμνονται και τις στοιχειώδεις κατευθύνσεις επάνω σε αυτούς (το μήκος του μοναδιαίου διανύσματος πάνω σε κάθε άξονα).

Με βάση τα παραπάνω, τα 7 κρυσταλλικά συστήματα προσδιορίζονται ως ακολούθως:

• Εξαγωνικό κρυσταλλικό σύστημα: Τρείς ίσες ακμές σχηματίζουν γωνία 120° ενώ η τρίτη άνιση ακμή είναι κάθετη στις δύο άλλες (Το γεωμετρικό σχήμα του στοιχειώδους κυττάρου είναι ορθό κανονικό εξαγωνικό πρίσμα, η δε κυψελίδα είναι ορθό πρίσμα με βάση ρόμβο). Παράδειγμα: γραφίτης, πάγος, κορούνδιο (ρουμπίνι, ζαφείρι).
• Κυβικό κρυσταλλικό σύστημα: Όλες οι ακμές είναι ίσες και τέμνονται κάθετα (Το γεωμετρικό σχήμα κυψελίδας είναι κύβος). Παράδειγμα: Χλωριούχο νάτριο (το κοινό μαγειρικό αλάτι), Σιδηροπυρίτης.
• Τετραγωνικό (ή Ορθορομβικό) κρυσταλλικό σύστημα: Δύο ακμές ίσες και όλες οι γωνίες ορθές (Το γεωμετρικό σχήμα κυψελίδας είναι ορθογώνιο παραλληλεπίπεδο με βάση τετράγωνο, δηλαδή τετραγωνικό πρίσμα). Παράδειγμα : Χαλκοπυρίτης.
• Ρομβικό κρυσταλλικό σύστημα: Ακμές άνισες αλλά όλες οι γωνίες ορθές (Το γεωμετρικό σχήμα κυψελίδας είναι ορθογώνιο παραλληλεπίπεδο με βάση ορθογώνιο). Παράδειγμα: Μπλε αραγωνίτης , ορθοπυρόξενοι, ολιβίνης.
• Τριγωνικό Ρομβοεδρικό κρυσταλλικό σύστημα: Ακμές ίσες αλλά οι γωνίες δεν είναι ορθές (Το γεωμετρικό σχήμα κυψελίδας είναι παραλληλεπίπεδο με όλες τις έδρες του ίσους ρόμβους). Παράδειγμα: τοπάζιο, αιματίτης, ασβεστίτης, δολομίτης.
• Μονοκλινές κρυσταλλικό σύστημα: Ακμές άνισες σε δύο γωνίες ορθές (Το γεωμετρικό σχήμα κυψελίδας είναι παραλληλεπίπεδο με τις δύο βάσεις του και το ένα ζεύγος παράλληλων εδρών ορθογώνια, ενώ το τρίτο ζεύγος παράλληλων εδρών κεκλιμένα παραλληλόγραμμα). Παράδειγμα: Τάλκης, Μελαμίνη.
• Τρικλινές κρυσταλλικό σύστημα: Ακμές άνισες και γωνίες όχι ορθές (Το γεωμετρικό σχήμα κυψελίδας είναι παραλληλεπίπεδο με όλες τις έδρες του κεκλιμένα παραλληλόγραμμα - δίνει την εικόνα πιεσμένου πλάγια σπιρτόκουτου). Παράδειγμα: κυανίτης, πλαγιόκλαστα

Τα κρυσταλλικά συστήματα εκ του σχήματος που δομούν καλούνται και κρυσταλλικές μορφές.

Όσα στερεά δεν κρυσταλλώνονται, ονομάζονται Άμορφα. Δεν εμφανίζουν ακμές και γωνίες. Κατά βάση, όποια ορυκτή ουσία δεν έχει σχηματισμένη κρυσταλλική δομή, δεν θεωρείται κρύσταλλος. Παράδειγμα, το γυαλί, το Κεχριμπάρι.

Κρυσταλλικό σύστημα	Κρυσταλλικά πλέγματα
Τρικλινές
Μονοκλινές	απλό	κεντρωμένο
Ορθορομβικό	απλό	μονοεδρικά κεντρωμένα	ενδοκεντρωμένο	ολοεδρικά κεντρωμένο
Τετραγωνικό	απλό	ενδοκεντρωμένο
Ρομβοεδρικό
Εξαγωνικό
Κυβικό	απλό	ενδοκεντρωμένο	ολοεδρικά κεντρωμένο

Δείτε επίσης

• Κρυσταλλογραφία
• Πολύμορφα σώματα

Παραπομπές

1. Οι κρυσταλλογραφικοί άξονες δεν αποτελούν κατ' ανάγκη ορθογώνιο σύστημα αξόνων, αλλά ακολουθούν τις κλίσεις των ακμών της κυψελίδας.

Πηγές

• Ορυκτολογία, Πετρολογία (Στέργιος Θεοδωρίκας ISBN 978-960-89904-6-3)
• www.geo.auth.gr
• https://web.archive.org/web/20161129003227/http://reference.iucr.org/