Kryštálová štruktúra

Látky sú kryštalické, ak sú ich stavebné jednotky (atómy, ióny alebo molekuly) usporiadané v priestore s trojrozmernou periodicitou.
Kryštál je reálne usporiadanie stavebných častíc v priestore, zatiaľ čo kryštálová štruktúra popisuje spôsob usporiadania.
Kryštálová mriežka je abstraktný model kryštálovej štruktúry, kde sú stavebné častice nahradené bodmi (uzlami mriežky).
Monokryštál je kryštál s rovnakou orientáciou základnej stavebnej bunky v celom objeme.
Polykryštál je útvar, ktorý pozostáva z veľkého množstva náhodne priestorovo orientovaných monokryštálikov (zŕn), rozhrania medzi ktorými sa nazývajú hranice zŕn.
Elementárna bunka je najmenšia charakteristická časť priestorovej mriežky.
Mriežkové parametre definujú charakteristické rozmery elementárnej bunky:
- Dĺžky úsekov v smere súradnicových osí (a, b, c)
- Uhly medzi osami súradnicového systému (α, β, γ)
Typické mriežkové systémy:
- Kubický: a = b = c, α = β = γ = 90°
- Hexagonálny: a = b ≠ c, α = β = 90°, γ = 120°
- Tetragonálny: a = b ≠ c, α = β = γ
- Ortobický: a ≠ b ≠ c, α = β = γ = 90°

Koordinačné číslo (Z) udáva počet najbližších, rovnako vzdialených atómov (iónov) v kryštálovej štruktúre.
Zlomkové súradnice určujú polohy atómov v elementárnej bunke. Ich rotáciou, transláciou a preklápaním sa dá vytvoriť celá mriežka.
Zlomkové súradnice predstavujú zlomky parametrov mriežky v smere jednotlivých osí.

Objem zaplnenia mriežky vyjadruje podiel objemu atómov na celkovom objeme elementárnej bunky.
Voľný objem mriežky je 100% mínus objem zaplnenia mriežky.

V iónových kryštálových štruktúrach sa nachádzajú kladne nabité katióny a záporne nabité anióny.
Kryštálovú štruktúru ovplyňňujú náboj a relatívna veľkosť zúčastnených iónov.
Kryštál ako celok musí byť elektricky neutrálny, teda súčet nábojov katiónov a aniónov musí byť rovnaký.
Iónové polomery katiónov (rK) sú spravidla menšie ako polomery aniónov (rA).

Sklo je amorfný materiál, ktorý pri zohrievaní netavím, ale prechádza oblasťou sklovitého prechodu.
Štruktúra skiel je komplexná a komplikovaná.
Sklá sú amorfné materiály, v ktorých sa často vyskytuje usporiadanie na krátku vzdialenosť.

Vlastnosti plastov sú určené makromolekulárnou štruktúrou, ktorá pozostáva zo opakujúcich sa monomérnych jednotiek.
Monoméry sú pospájané kovalentnými väzbami do reťazcov - makromolekúl.
Tvorba polymérov môže prebiehať polymerizáciou, polyadíciou alebo polykondenzáciou.

Lineárne molekuly majú zväčša dve aktívne miesta.
Rozvetvené molekuly majú vedľajšie reakcie na hlavnom reťazci.
Priečne zosieťované makromolekuly vznikajú, ak monoméry majú aspoň tri aktívne miesta.
Priestorové makromolekuly sú zložené zo zložitých, priestorovo prepojených reťazcov.

Kryštalinita v polyméroch sa nazýva kryštality.
Čiastočne kryštalické polyméry sú dvojfázové materiály s kryštalickou a amorfou fázou.
Podiel kryštalinity v polyméroch nikdy nie je 100%.

Bodové poruchy:
- Vakacie (chýbajúci atóm)
- Intersticiálne atómy (cudzí atóm v medzimriežkovom priestore)
- Substitučné atómy (cudzí atóm nahrádza atóm mriežky)
- Združené poruchy (Frenkelove a Schottkyho)
Čiarové poruchy (dislokácie):
- Hranové dislokácie (Burgersov vektor je kolmý na dislokačnú čiaru)
- Skrutkové dislokácie (Burgersov vektor je rovnobežný s dislokačnou čiarou)
- Všeobecné dislokácie (Burgersov vektor zviera ľubovoľný uhol s dislokačnou čiarou)
Plošné poruchy:
- Chyby vrstvenia (nadbytočná alebo chýbajúca rovina v mriežke)
- Hranice zŕn ("chýbajúce" atómy)
- Hranice subzŕn (malá dezorientácia mriežok)
- Voľný povrch kryštálov
Priestorové poruchy:
- Guinier-Prestonove zóny (nahromadené atómy prísady v mriežke)
- Dutiny, stiahnutiny, póry a trhliny

Stechiometrické materiály majú rovnaký pomer katiónov a aniónov v mriežke.
Nestechiometrické materiály majú odchýlenie od stechiometrie (napr. Fe1-xO).

V polyméroch sa nachádzajú bodové poruchy ako vakancie, intersticiálne atómy a substitučné atómy.
Tiež sa vyskytujú neukončené reťazce a atómy nečistôt zakomponované do hlavného reťazca.