Krystallografi, i vid forstand læren om krystallene, deres vekst, ytre former (krystallgeometri), indre oppbygning (se røntgenkrystallografi og krystallstruktur) og fysiske egenskaper (se krystallfysikk og krystalloptikk).

Krystaller er bygd opp av atomer, ioner eller molekyler som er ordnet i en enhetscelle som repeteres i tre dimensjoner (se krystallinsk). Repetisjonsmønsteret av en gitt, romlig atomordning kalles et romgitter eller translasjonsgitter. Det finnes 14 prinsipielt forskjellige romgittere, bravaisgittere, først oppstilt av A. Bravais i 1850. Teorien viser videre at det er 230 prinsipielt forskjellige måter å innpasse symmetri-operasjoner på for å beskrive ordningen av atomer innenfor de 14 romgitterne. Dette svarer til de 230 romgrupper som ble utledet av A. M. Schoenflies, E. S. Fedorov og W. Barlow uavhengig av hverandre omkring 1890. Etter sine symmetriegenskaper fordeler romgruppene seg på 32 krystallografiske punktgrupper. Disse vil gi uttrykk for krystallenes ytre symmetri. For å beskrive symmetrien til isolerte objekter (molekyler) benyttes operasjoner som symmetrisentrum, symmetriplan (speilplan), og symmetriakser (rotasjonsakser) som i krystallinske stoffer bare kan være to-, tre-, fire- eller sekstallige (se fig.).

For å beskrive fullstendig en krystalls symmetri som uttrykt i romgruppene, må to symmetrielementer, glidespeilplan og skrueakser, som innebærer translasjon, betraktes i tillegg. Punkt- og romgruppene er fordelt på 7 krystallsystemer. Disse er karakterisert ved spesielle aksekors, se fig., som illustrerer lengde og vinkel mellom kantene i enhetscellen.

Tidlige studier av krystaller fokuserte på deres ytre geometri. Ifølge vinkelkonstansloven, funnet av N. Steno 1669, er vinkelen mellom ensbeliggende flater på krystaller av samme art konstant. Flatenes innbyrdes retninger er altså fast for en og samme krystallart. Størrelsesforholdet mellom flatene er avhengig av betingelsene under krystallveksten. R. Haüy beskrev i 1801 loven om de rasjonale akseavsnitt, også kalt krystallgeometriens grunnlov (se indices).

Krystallenes ytre geometri reflekterer til dels symmetrien til atomarrangementet og bindingsforhold mellom atomene i krystallen. Informasjon om symmetriforhold fås normalt fra røntgendiffraksjon. Optisk mikroskopi av tynne slip benyttes ennå til karakterisering av mineraler. Visse fysikalske egenskaper er direkte avhengig av symmetriforholdene for materialet, f.eks. optisk aktivitet, eksistens av dipolmomenter i molekyler, ferro-, piezo- og pyroelektrisitet m.m.

Man skiller gjerne mellom flere hovedtyper av krystaller avhengig av bindingsforhold, kjemisk binding og lignende i materialet. I krystaller av rene metaller, legeringer og intermetallinske faser hersker metallbinding mellom atomene. I ionekrystaller er negative og positive ioner (anioner og kationer) systematisk fordelt for å oppnå en elektrostatisk sett gunstig anordning. Slike krystaller omfatter typiske salter, f.eks. NaCl. I kovalente krystaller er den dominerende bindingstypen kovalent. Dette gjelder forbindelser med liten elektronegativitetsforskjell mellom ulike atomer, f.eks. diamant og silisiumkarbid, SiC. I molekylære krystaller er veldefinerte, isolerte, nøytrale molekyler bundet sammen med svake krefter (van der Waalske bindinger, hydrogenbindinger m.m.). De fleste organiske krystaller er av denne typen. Se også krystallstruktur.

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

Har du spørsmål til artikkelen? Skriv her, så får du svar fra fagansvarlig eller redaktør.

Du må være logget inn for å kommentere.