Форма кристаллов не случайна , в природе она отражает обстоятельства образования минералов. В кристаллографии изучаются идеальные формы кристаллов – модели, на примере которых происходит знакомство с возможной морфологией минералов.

Простой идеальной формой кристалла называется многогранник, все грани которого можно получить из одной грани с помощью преобразований определенной группы элементов симметрии. Если пространство замыкается, то образуется выпуклый многогранник, который представляет собой закрытую простую форму. Все простые формы высшей категории являются закрытыми , то есть грани этих простых форм ограничивают и замыкают конечный объем. Открытые простые формы не замыкают пространство, они всегда находятся в комбинации с другими простыми формами, такая форма считается сложной.

Итак, среди кристаллов выделены две группы форм: 1) простая форма и 2) сложная форма (комбинация простых форм). Простой формой называется кристалл, который состоит из одинаковых по величине и очертанию граней, имеющих симметричное расположение.

Сложной формой (комбинацией простых форм) называется кристалл, состоящий из различных по величине и очертанию граней. Число различных граней определяет количество простых форм в комбинации, то есть в комбинации участвуют столько простых форм, сколько разновидностей граней вы можете увидеть в многограннике.

На сегодняшний момент открыто 47 простых форм, названия которых определяет форма поперечного сечения, количество и очертание граней. В номенклатуре простых форм кристаллов используются следующие термины:

Моно – один ; Пента – пять; Ди, би – два; Гекса – шесть; Три – три;

Окта – восемь; Тетра – четыре; Додека – двенадцать; Эдра – грань;      Пинакос – таблица; Гонио – угол; Клинэ– наклон; Син – сходно; Поли – много

Все простые формы распределяются по категориям и сингониям: для кристаллов низшей категории возможны 7 простых форм, средней – 25 и высшей – 15.

Простые формы низшей категории, это:

1.Моноэдр – одна грань любой формы (в единственном числе)

2.Пинакоид – две параллельные грани любой формы.

3.Диэдр – две драни, пересекающиеся под углом

4.Ромбическая призма – призма, в сечении которой ромб, грани параллельны главной оси симметрии

5.Пирамида ромбическая

6.Дипирамида ромбическая

7.Тетраэдр ромбический – четыре грани в форме разностороннего треугольника

Рисунок 1.1 – Простые формы низшей категории

Простые формы средней категории (табл. 1.1).

К средней категории относится 25 простых форм. Кроме того, в кристаллах средней категории встречаются еще 2 простые формы из низшей категории – моноэдр и пинакоид.

Таблица 1.1 - Простые формы средней категории

Сингония	Тригональная	Тетрагональная	Гексагональная
Характерное поперечное сечение (перпендикулярное главной оси)	тригон дитригон	тетрагон дитетрагон	гексагон динексагон
Призмы – грани параллельные главной оси симметрии. Кроме тригональной сингонии, они еще и попарно параллельны	тригональная дитригональная	тетрагональная дитетрагональная	гексагональная дигексагональная
Пирамиды – грани наклонены друг к другу и пересекают главную ось в одной точке	тригональная дитригональная	тетрагональная дитетрагональная	гексагональная дигексагональная
Дипирамиды– пирамиды, сложенные донышками	тригональная дитригональная	тетрагональная дитетрагональная	гексагональная дигексагональная
Трапецоэдры	тригональный	тетрагональный	гексагональный
Тетраэдр -верхняя грань расположена симметрично относительно двух нижних	-	тетрагональный	-
Ромбоэдр– сплюснутый или вытянутый вдоль оси L3 куб, верхняя грань расположена симметрично относительно двух нижних		-	-
Скаленоэдры – грани пересекают главную ось в двух точках и нижняя пара граней расположена симметрично относительно двух пар верхних граней	тригональный	тетрагональный	-

К кубической сингонии отнесено 15 простых закрытых кристаллографических форм (рис.1.2)

Рис.1.2.  Простые формы высшей категории кубической сингонии.

Из них различают исходные формы и производные. К исходным формам относят:

1. тетраэдр кубический (грани - 4 равносторонних треугольника);

2. гексаэдр (куб);

3. октаэдр (грани - 8 равносторонних треугольников);

4. ромбододекаэдр (12 граней в виде ромба);

5. пентагондодекаэдр (12 граней в виде пятиугольника).

Производные формы образуются из исходных путем надстраивания различных пирамид на гранях исходной формы, причем размножение исходной грани может происходить в 2, 3, 4 и 6 раз.

Надстраивание производных форм строятся следующим образом:

Тригонтритетраэдр:

тригон - форма новой грани, образовавшейся на исходной грани,

три – количество новых граней на одной исходной,

тетраэдр – название исходной формы.

Простые формы кубической сингонии легко определяются по количеству граней, относящихся к одному сорту:

- если грани четыре, то это кубический тетраэдр

- если таких граней шесть, то это куб

- если их восемь – октаэдр.

Гексаоктаэдр (48 граней) – максимальное количество граней в природе.

Размеры и рост кристаллов

Многообразие природных кристаллов не исчерпывается лишь формами, обусловленными внутренней структурой кристалла. В конечном счете, та или иная форма кристалла является результатом взаимодействия симметрии его внутренней структуры и симметрии среды кристаллизации. Пространственно неравномерное или одностороннее поступление обеспечивающих рост кристаллов компонентов или физико-химическая неоднородность самой среды кристаллизации может приводить к искажениям внешней формы кристалла. Идеально развитые кристаллы с четкими геометрическими очертаниями в природе встречаются не так уж часто.

Однако, одна геометрическая кристаллография не может дать всех ответов на многие вопросы, касающиеся особенностей форм реальных кристаллов.  Только углубленное изучение зарождения и жизни кристаллов может дать определенные ответы на актуальные запросы практики.

Процесс образования и роста кристаллов называют процессом кристаллизации – перехода вещества в кристаллическое состояние путем укладки атомов, ионов, молекул в кристаллическую решетку.

Кристаллы возникают при переходе вещества из любого агрегатного состояния в твердое. Кристаллизация может происходить из расплава, раствора и газа. Из расплавов кристаллизуется не более 20% минеральных видов, но на их долю приходится свыше 90% массы земной коры. К ним в первую очередь относятся породообразующие распространенные светлоокрашенные и темноокрашенные минералы. Кристаллизация из водных растворов охватывает примерно 90% минеральных видов. К их числу следует отнести большинство рудных минералов. Из газов и паров образуется не более 2,5% минеральных видов.

Начало кристаллизации вещества обуславливается возникновением центров кристаллизации (зародышей) и достижением ими критической величины, при которой присоединение следующих частиц сделало бы их разрастание энергетически более выгодным, чем распад. Чаще всего такие зародыши распадаются, что связано либо с собственными колебаниями, либо с бомбардировкой их свободными частицами. Зарождение кристаллов для большинства веществ проявляется либо понижением температуры, в результате чего уменьшаются температурные колебания и частицы (атомы, ионы), потеряв избыток теплового движения, проявляют присущие им химические свойства и группируются в пространственную решетку, либо с повышением концентрации вещества в растворе или газе, что приводит к увеличению вероятности встречи частиц друг с другом, то есть к возникновению зародышей .

Таким образом, рост кристаллов можно рассматривать как процесс, посредством которого мельчайшие кристаллические частицы – зародыши достигают макроскопических размеров. Причем кристаллизация протекает не во всем объеме, а лишь там, где возникнут зародыши. Факторами, влияющими на появление зародышей, являются не только переохлаждение и повышение концентрации раствора или вязкости расплава, но и присутствие посторонних обломков кристаллов или пылинок, на поверхности которых собираются частицы, упрощая этим начало кристаллизации. Рано или поздно изменение внешних условий прекращает кристаллизацию, а иногда даже вызывает растворение (расплавление) выросших кристаллов. Вслед за кристаллизацией данного минерала может начаться осаждение других. Их индивиды занимают оставшееся место и промежутки между ранними, уже выросшими кристаллами.

Кристаллизация происходит самопроизвольно просто потому, что существует возможность высвобождения свободной энергии, что представляет собой в сущности один из способов ее уменьшения. Процесс кристаллизации является энергетически выгодным.

В давние времена считалось, что кристаллы представляют собой редкое и очень загадочное творение природы. Действительно, нахождение в природе крупных однородных кристаллов — явление нечастое. Однако мелкокристаллические вещества встречаются весьма часто. Так, например, почти все горные породы: гранит, песчаники известняк — кристалличны. Также мы уже знаем, что некоторые части живого организма также кристалличны, например, роговица глаза.

В наше время кристаллы очень распространены в науке и технике, так как обладают различными полезными свойствами. Кристаллы используются в полупроводниках и сверхпроводниках, квантовой электронике и т.д.

Сейчас кристалл можно вырастить искусственно. Известно уже много способов выращивания кристаллов даже в домашних условиях (каменная соль = галит). Кристалл можно вырастить в обыкновенном стакане, для этого требуется лишь определенный раствор и аккуратность, с которой необходимо ухаживать за растущим кристаллом.

Кристаллов в природе огромное множество, так же много существует различных форм кристаллов. Все кристаллы состоят из элементарных частиц, расположенных в строгом порядке внутри кристаллического тела. Во всех без исключения кристаллических постройках из атомов можно выделить множество одинаковых атомов, расположенных в виде узлов пространственной решетки. Для представления такой решетки, надо мысленно заполнить пространство множеством равных параллелепипедов, параллельно ориентированных и соприкасающихся по целым граням.

Простейший бытовой пример, который встречался каждому - кладка из одинаковых кирпичей. Если мы внутри кирпичей выделим соответственные точки, например, их центры или вершины, то мы и получим модель пространственной решетки. Для всех без исключения кристаллических тел характерно решетчатое строение.

Итак, можно сформулировать четкое определение кристалла. Кристаллы твердые, однородные, анизотропные вещества, способные в определенных условиях самоограняться.