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O que é um cristal?

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Um cristal consiste de matéria formada a partir de um arranjo ordenado de átomos, moléculas ou íons. A estrutura que se forma se estende em três dimensões.

Como existem unidades repetidas, os cristais têm estruturas reconhecíveis. Cristais grandes exibem regiões planas (faces) e ângulos bem definidos.

Cristais com faces planas óbvias são chamados de cristais euédricos, enquanto aqueles sem faces definidas são chamados de cristais anédricos. Os cristais que consistem em matrizes ordenadas de átomos que nem sempre são periódicos são chamados de quasicristais.

A palavra "cristal" vem da palavra grega antiga Krustallos, que significa "cristal de rocha" e "gelo". O estudo científico de cristais é chamado cristalografia.

Exemplos

Exemplos de materiais cotidianos que você encontra como cristais são sal de mesa (cristais de cloreto de sódio ou halita), açúcar (sacarose) e flocos de neve. Muitas pedras preciosas são cristais, incluindo quartzo e diamante.

Também existem muitos materiais que se assemelham a cristais, mas na verdade são policristais. Os policristais se formam quando os cristais microscópicos se fundem para formar um sólido. Esses materiais não consistem em treliças ordenadas.

Exemplos de policristais incluem gelo, muitas amostras de metal e cerâmica. Ainda menos estrutura é exibida por sólidos amorfos, que possuem estrutura interna desordenada. Um exemplo de um sólido amorfo é o vidro, que pode parecer um cristal quando lapidado, mas não é um.

Ligações químicas

Os tipos de ligações químicas formadas entre átomos ou grupos de átomos em cristais dependem de seu tamanho e eletronegatividade. Existem quatro categorias de cristais, agrupadas por suas ligações:

  1. Cristais covalentes: Os átomos dos cristais covalentes estão ligados por ligações covalentes. Os não-metais puros formam cristais covalentes (por exemplo, diamante), assim como os compostos covalentes (por exemplo, sulfeto de zinco).
  2. Cristais Moleculares: Moléculas inteiras são ligadas umas às outras de maneira organizada. Um bom exemplo é um cristal de açúcar, que contém moléculas de sacarose.
  3. Cristais Metálicos: Os metais geralmente formam cristais metálicos, onde alguns dos elétrons da valência são livres para se moverem através da rede. O ferro, por exemplo, pode formar diferentes cristais metálicos.
  4. Cristais iônicos: Forças eletrostáticas formam ligações iônicas. Um exemplo clássico é um halita ou cristal de sal.

Malhas de cristal

Existem sete sistemas de estruturas cristalinas, também denominados reticulados ou reticulados espaciais:

  1. Cúbico ou isométrico: Essa forma inclui octaedros e dodecaedros, além de cubos.
  2. Tetragonal: Esses cristais formam prismas e pirâmides duplas. A estrutura é como um cristal cúbico, exceto que um eixo é maior que o outro.
  3. Ortorrômbicos: Estes são prismas rômbicos e difiramides que se assemelham a tetrágonos, mas sem seções quadradas.
  4. Hexagonal: Prismas de seis lados com seção transversal hexagonal.
  5. Trigonal: Esses cristais têm um eixo triplo.
  6. Triclínico: Os cristais triclínicos tendem a não ser simétricos.
  7. Monoclínica: Esses cristais se assemelham a formas tetragonais distorcidas.

As treliças podem ter um ponto de treliça por célula ou mais de um, produzindo um total de 14 tipos de treliça de cristal Bravais. As treliças de Bravais, nomeadas pelo físico e cristalógrafo Auguste Bravais, descrevem a matriz tridimensional feita por um conjunto de pontos discretos.

Uma substância pode formar mais de uma rede cristalina. Por exemplo, a água pode formar gelo hexagonal (como flocos de neve), gelo cúbico e gelo romboédrico. Também pode formar gelo amorfo.

O carbono pode formar diamante (estrutura cúbica) e grafite (estrutura hexagonal).

Como os cristais se formam

O processo de formação de um cristal é chamado de cristalização. A cristalização geralmente ocorre quando um cristal sólido cresce a partir de um líquido ou solução.

À medida que uma solução quente esfria ou uma solução saturada evapora, as partículas se aproximam o suficiente para formar ligações químicas. Os cristais também podem se formar a partir de deposição diretamente da fase gasosa. Os cristais líquidos possuem partículas orientadas de maneira organizada, como cristais sólidos, mas são capazes de fluir.


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