Sistemi cristallini

Sistemi cristallini

Di Boncaldo Letizia

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Cosa sono?

In cristallografia, un sistema cristallino è il raggruppamento di più classi di simmetria aventi caratteristiche simili. In altre parole, ogni sistema cristallino accomuna le strutture cristalline che presentano una cella primitiva (o "cella unitaria") della stessa forma (ad esempio cubica, tetragonale o esagonale). Si hanno in totale 7 sistemi cristallini.

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Sistemi Cristallini

Tetragonale

Romboedrica

Cubica

Ortorombica

Esagonale

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i sistemi cristallini

Sistema cubico

Caratteristiche: a = b = c, angoli α = β = γ = 90° Esempi di minerali: Salgemma (NaCl), Pirite (FeS₂), Diamante (C) Il sistema cubico è altamente simmetrico e permette un impacchettamento efficiente degli atomi, massimizzando la densità e la stabilità della struttura. La simmetria del sistema cubico permette una crescita uniforme in tutte le direzioni, portando a cristalli con facce ben definite e regolari. Alta durezza, elevata simmetria ottica e assenza di sfaldatura sono le principali caratteristiche.

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Sistema tetragonale

Caratteristiche: a = b ≠ c, angoli α = β = γ = 90° Esempi di minerali: Zircone (ZrSiO₄), Cassiterite (SnO₂) Ha una cella unitaria in cui due lati sono uguali (a = b), ma il terzo è diverso (c ≠ a). Questo introduce una simmetria inferiore rispetto al cubico. Le possibili strutture associate sono i prismi tetragonali, bipiramidi tetragonali e piramidi tetragonali.

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Sistema ortorombico

Caratteristiche: a ≠ b ≠ c, angoli α = β = γ = 90° Esempi di minerali: Topazio (Al₂SiO₄(F,OH)₂), Zolfo (S) I cristalli ortorombici tendono ad avere forme allungate e prismatiche a causa delle lunghezze diverse dei tre assi. La diversa lunghezza degli assi comporta sfaldature direzionali più evidenti, con piani di sfaldatura distinti.

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Sistema romboedrico

Caratteristiche: a = b = c, angoli α = β = γ ≠ 90° Esempi di minerali: Calcite (CaCO₃), Corindone (Al₂O₃) Il sistema trigonale è un sottogruppo del sistema esagonale, con la differenza che le celle unitarie non sono perfettamente esagonali ma romboedriche. La struttura trigonale della calcite favorisce la formazione di piani di sfaldatura lungo i quali si verificano facilmente geminazioni e fratture.

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Sistema esagonale

Caratteristiche: a = b ≠ c, angoli α = β = 90°, γ = 120° Esempi di minerali: Quarzo (SiO₂), Grafite (C) Il quarzo è piezoelettrico, ha una durezza elevata (7 sulla scala Mohs) e forma cristalli prismatici con facce esagonali ben sviluppate. La grafite ha legami covalenti forti in piani esagonali, ma deboli forze di Van der Waals tra i piani, permettendo una facile scissione e una bassa durezza.

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Sistema monoclina

Caratteristiche: a ≠ b ≠ c, angoli α = γ = 90°, β ≠ 90°Esempi di minerali: Gesso (CaSO₄·2H₂O), Ortoclasio (KAlSi₃O₈) L'angolo influisce poiché β ≠ 90°, i cristalli monoclini appaiono inclinati e asimmetrici, con forme spesso parallelepipedali distorte. Il gesso ha deboli legami intermolecolari lungo uno specifico piano, permettendo uno sfaldamento perfetto in sottili lamine flessibili.

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Come si formano i cristalli?

I cristalli si formano durante la solidificazione di una sostanza, cioè quando una sostanza, da liquida diventa solida. Ad esempio, quando l'acqua solidifica diventa ghiaccio; i fiocchi di neve non sono altro che minuscoli cristalli di acqua gelata. La maggior parte delle rocce e dei minerali sulla crosta terrestre ha una struttura cristallina, cioè è costituita da cristalli. Alcuni di questi si sono formati durante la lenta solidificazione di rocce liquefatte (magma), altri sono stati depositati dalle acque del mare, di laghi o di fiumi.