Кристали. Краса, що обумовлена  внутрішньою симетрією

Це просторова симетрична фігура, яка має декілька осей симетрії. Точки, у яких розміщені структурні частинки, називаються вузлами кристалічної ґратки. У вузлах можуть розміщуватись атоми, йони або молекули. 

Залежно від виду частинок і характеру зв’язку між ними розрізняють чотири типи кристалічних ґраток: 

- йонні, 

- атомні, 

- молекулярні,

- металічні.

Процес утворення кристалів називається кристалізацією. На появу зародків впливає переохолодження, підвищення концентрації розчину, присутність сторонніх уламків кристалів. Це спрощує початок кристалізації. Температура кристалізаці є характеристикою лише кристалічних речовин.  Аморфні речовини не мають визначеної температури кристалізаці та тверднуть та пом’якшуються поступово. Аморфні речовини — це тверді речовини, які не мають дальнього порядку в розташуванні частинок (атомів, молекул, йонів) і не утворюють кристалічних ґраток, однак ближній порядок в таких речовинах існує.

Прикладами аморфних речовин є скло, пластмаса, смола, каніфоль, бурштин та пластична сірка. Деякі речовини можуть перебувати як в аморфному, так і в кристалічному стані, наприклад, сірка.

Аморфним речовинам можна надати правильну  геометричну форму, але через те вони не стають кристалами. Справжній кристал має кристалічну  ґратку. Полікристали складаються з монокристалів різного розміру, не мають правильної  геометричної форми.

Найкрупніші природні кристали існують в Мексиці, у двох печерах. На  глибині більше 300 метрів знаходяться кристали довжиною в 10-15 м. Вони складаються з селеніту (прозорий  гіпс).

Природні кристали народжуються із Землі, де температура і тиск Землі викликають їх формування. Багато кристалів також створюються в лабораторіях у контрольованих умовах для конкретних цілей. Наука про вивчення кристалів та способів їх формування називається кристалографія. 

                   Народження сніжинки

Сніжинка народжується тоді, коли крихітна частинка пилу вступає в контакт з водяною парою високо в атмосфері Землі. Пара замерзає навколо пилової частинки, утворюючи крихітний кристал льоду. Цей кристал і стає "насінням", з якого виростає сніжинка.

                           Росте, падаючи

Нещодавно сформовані кристали льоду (сніжинки) важчі, ніж повітря, і вони починають падати. У процесі падіння все більше водяної пари замерзає на поверхні кристалу. Цей процес має дуже систематичний характер. Молекули водяної пари розташовуються лише під кутами 60° і 120°, утворюючи повторювану гексагональну кристалічну структуру льоду. Під час падіння сніжинка стає все більшою і більшою, але при цьому завжди залишається шестикутною.

                      Кожна сніжинка відрізняється

Хоча всі сніжинки мають шестикутну форму, інші деталі їх будови відрізняються. Візерунок кожної сніжинки залежить від температури й вологості в атмосфері в той момент, коли вона падає. Деякі комбінації температури та вологості сприяють утворенню пластинок з довгими голчастими променями. За інших умов – утворюються пластинки з широкими і плоскими променями. За ще інших умов вони мають тонкі та розгалуджені промені.

Ці різні візерунки мають необмежену кількість варіацій, кожна з яких представляє ті умови (температуру, вологість і кількість водяної пари), з якими сніжинка зіткнулась під час падіння. "Немає двох однакових сніжинок", - цю фразу, мабуть, чули всі. Але мало хто знає, що вперше її написав Уілсон А. Бентлі (Wilson Alwyn Bentley) – американський фермер, який став знаменитим завдяки своїм фотографіям сніжинок.

Усі сніжинки мають шестиразову симетрію. 

«Шестирукі» сніжинки ростуть незалежно одна від одної, і кожен бік зростає незалежно від інших.

Коли сніжинка падає крізь хмари, навіть найменші зміни температури та вологості можуть вплинути на те, як молекули води будуть додаватися до сніжинки. Тобто, кожна сніжинка росте індивідуально. І тільки менше ніж 0,1% сніжинок мають ідеальну шестиразову симетрію.

До речовин з атомною кристалічною ґраткою належать: 

Правильну геометричну форму і єдину кристалічну структуру мають лише монокристали. Сніжинки - це крижані кристали, які утворюються високо в хмарах, коли вода замерзає. Кристали, із якими ми зустрічаємося майже кожного дня: сіль, рідкокристалічний екран для створення зображення на телефоні, шоколад і багато інших.

Експерименти показали, що під впливом високої температури (850-1000 ° С) твердий алмаз перетворюється у вуглекислий газ без домішок інших речовин. Дивно, але на Юпітері і Сатурні йде справжній діамантовий дощ. Це зовсім не фантастична історія, а природне явище, що створює атмосфера цих планет сонячної системи. При підвищенні температури, алмаз переходить у графіт. І алмаз, і графіт — це різні форми одного і того ж елемента — вуглецю.

Йони можуть бути простими чи складними. Наприклад, у вузлах кристалічної ґратки натрію хлориду містяться прості йони Натрію Na+  і Хлору Cl−, а у вузлах ґратки калію сульфату чергуються прості йони Калію K+ і складні сульфат-йони SO2−4.