גביש מורכב משנה שנוצר מסידור מסודר של אטומים, מולקולות או יונים. הסריג שנוצר משתרע בשלושה ממדים.
מכיוון שיש יחידות חוזרות ונשנות, לגבישים יש מבנים ניכרים לזיהוי. גבישים גדולים מציגים אזורים שטוחים (פנים) וזוויות מוגדרות היטב.
גבישים עם פנים שטוחות ברורות נקראים גבישים euhedral, ואילו אלה חסרי פנים מוגדרים נקראים גבישים anhedral. גבישים המורכבים ממערכי סדר אטומים שאינם תמיד תקופתיים נקראים קריסטלים קוואזיים.
המילה "גביש" באה מהמילה היוונית העתיקה קרוסטאלוסשמשמעותה גם "קריסטל רוק" וגם "קרח". המחקר המדעי של גבישים נקרא קריסטלוגרפיה.
דוגמאות
דוגמאות לחומרים יומיומיים בהם אתה נתקל כגבישים הם מלח שולחן (נתרן כלוריד או גבישי הליט), סוכר (סוכרוז), ו פתיתי שלג. אבני חן רבות הן קריסטלים, כולל קוורץ ויהלום.
ישנם גם חומרים רבים הדומים לקריסטלים אך הם למעשה פולי-קריסטלים. גבישי פוליקר נוצרים כאשר גבישים מיקרוסקופיים מתמזגים זה לזה ליצירת מוצק. חומרים אלה אינם מורכבים מסריגות מסודרות.
דוגמאות לקריסטלים פולניים כוללות קרח, דגימות מתכת רבות וקרמיקה. מבנה עוד יותר פחות מוצג על ידי מוצקים אמורפיים, שיש להם מבנה פנימי לא מסודר. דוגמה למוצק אמורפי היא זכוכית, שעשויה להידמות לקריסטל כשהוא פנים, אך עדיין אינה כזו.
קשרים כימים
סוגי הקשרים הכימיים הנוצרים בין אטומים או קבוצות אטומים בגבישים תלויים בגודלם ובחשיבות האלקטרונית. ישנן ארבע קטגוריות של גבישים כפי שמקובצות לפי הקשר שלהם:
- גבישים קוולנטיים: אטומים בגבישים קוולנטיים מקושרים על ידי קשרים קוולנטיים. לא מטאלים טהורים יוצרים גבישים קוולנטיים (למשל, יהלום) וכך גם תרכובות קוולנטיות (למשל אבץ גופרתי).
- גבישים מולקולריים: מולקולות שלמות קשורות זו לזו באופן מסודר. דוגמה טובה היא גביש סוכר, המכיל מולקולות סוכרוז.
- גבישי מתכתי: מתכות בדרך כלל יוצרים גבישים מתכתיים, שבהם חלק מאלקטרונים הערכיים חופשיים לנוע לאורך הסריג. ברזל, למשל, יכול ליצור גבישים מתכתיים שונים.
- גבישים יוניים: כוחות אלקטרוסטטיים יוצרים קשרים יוניים. דוגמא קלאסית היא גביש הליט או מלח.
סריג קריסטל
ישנן שבע מערכות של מבני קריסטל, הנקראות גם כן סריג או סריג חלל:
- מעוקב או איזומטרי: צורה זו כוללת אוקטחדרונים ודודחדרדרון כמו גם קוביות.
- טטרגון: גבישים אלה יוצרים מנסרות ופירמידות כפולות. המבנה דומה לקריסטל מעוקב, למעט שציר אחד ארוך יותר מהשני.
- אורתורהומבי: אלה מנסרות מעוינות ודיפירמידות הדומות לטטרגון אך ללא חתכים מרובעים.
- משושה: מנסרות דו-צדדיות עם חתך משושה.
- טריגונלית: לגבישים אלה ציר פי שלושה.
- טריקלין: גבישים טריקליניים נוטים לא להיות סימטריים.
- מונוקליני: גבישים אלה דומים לצורות טטרגוניות מוטות.
לסריג יכולות להיות נקודת סריג אחת לתא או יותר מאחת, ומניבות בסך הכל 14 סוגי סריג גבישים של בראווה. סריגי בראווה, על שמו של הפיזיקאי והקריסטוגרף אוגוסט בראווה, מתארים את המערך התלת ממדי שנעשה על ידי קבוצה של נקודות בדידות.
חומר עשוי ליצור יותר מסריג גביש אחד. לדוגמא, מים יכולים ליצור קרח משושה (כמו פתיתי שלג), קרח מעוקב, וקרח מרומבו. זה יכול גם ליצור קרח אמורפי.
פחמן יכול ליצור יהלום (סריג מעוקב) וגרפיט (סריג משושה.)
איך נוצרים גבישים
נקרא תהליך יצירת הגביש התגבשות. התגבשות מתרחשת לרוב כאשר גביש מוצק גדל מנוזל או מתמיסה.
כמו פיתרון חם מתקרר או פתרון רווי מתאדה, חלקיקים מתקרבים מספיק בכדי ליצור קשרים כימיים. גבישים יכולים להיווצר גם מתצהיר ישירות משלב הגז. גבישים נוזליים מחזיקים בחלקיקים המכוונים בצורה מסודרת, כמו גבישים מוצקים, ובכל זאת מסוגלים לזרום.