SISTEMI CRISTALLINI: CONCETTO E CARATTERIZZAZIONE, TIPOLOGIE, ESEMPI - CHIMICA - 2025

I sistemi cristallini sono un insieme di caratteristiche geometriche ed elementi di simmetria che consentono diversi ammassi di cristalli di smistamento. Pertanto, a seconda delle lunghezze relative dei suoi lati, dell'angolo tra le sue facce, i suoi assi interni e altri aspetti geometrici, la forma di un cristallo finisce per differenziarsi da un altro.

Sebbene i sistemi cristallini siano direttamente collegati alla struttura cristallina di minerali, metalli, composti inorganici o organici, questi si riferiscono più alle qualità della loro forma esterna e non alla disposizione interna dei loro atomi, ioni o molecole.

La ricca diversità dei cristalli mineralogici e le loro simmetrie sono supportate da sei sistemi cristallini. Fonte: Pexels.

I sei sistemi cristallini sono cubico, tetragonale, esagonale, ortorombico, monoclino e triclino. Dal sistema esagonale deriva il trigonale o romboedrico. Ogni cristallo allo stato puro, dopo essere stato caratterizzato, diventa uno di questi sei sistemi.

In natura a volte basta guardare i cristalli per sapere a quale sistema appartengono; a condizione di avere una chiara padronanza della cristallografia. In molte occasioni, tuttavia, questo è un compito arduo, perché i cristalli vengono "rimescolati" o "deformati" a causa delle condizioni del loro ambiente durante la loro crescita.

Concetto e caratterizzazione

I sistemi cristallini a prima vista possono sembrare un argomento astratto e difficile da capire. In natura non stai cercando cristalli che abbiano la forma esatta di un cubo; ma condivido con esso tutte le sue qualità geometriche e isometriche. Anche con questo in mente, potrebbe essere ancora visivamente impossibile capire a quale sistema cristallino appartiene un campione.

Per questo esistono tecniche di caratterizzazione strumentale, che tra i loro risultati riportano i valori di alcuni parametri che rivelano quale sistema cristallino è in studio; e inoltre, indica le proprietà chimiche del cristallo.

La tecnica preferita per caratterizzare i cristalli è quindi la cristallografia a raggi X; in particolare, diffrazione di raggi X da polvere.

In breve: un fascio di raggi X interagisce con il cristallo e si ottiene un pattern di diffrazione: una serie di punti concentrici, la cui forma dipende dalla disposizione interna delle particelle. Elaborando i dati, si conclude con il calcolo dei parametri della cella unitaria; e con questo si determina il sistema cristallino.

Tuttavia, ogni sistema cristallino è a sua volta composto da classi cristalline, che si sommano fino a un totale di 32. Allo stesso modo, altre diverse forme aggiuntive derivano da queste. Ecco perché i cristalli sono molto diversi.

Tipi di sistemi cristallini

Cubico o isometrico

Il cubo è solo una delle classi cristalline che racchiude il sistema cubico. Fonte: Smiddle

Il sistema cubico o isometrico corrisponde a cristalli altamente simmetrici. Il cubo, ad esempio, presenta una serie di operazioni di simmetria che lo caratterizzano. Al centro del cubo, immagina che sia disegnata una croce che tocchi le facce sopra, sotto e quella sui lati. Le distanze sono uguali e si intersecano ad angolo retto.

Se un cristallo è conforme alla simmetria del cubo, anche se non ha esattamente quella forma, apparterrà a questo sistema cristallino.

È qui che vengono alla luce le cinque classi cristalline che compongono il sistema cubico: il cubo, l'ottaedro, il dodecaedro rombico, l'icositetraedro e l'esacisoedro. Ogni classe ha le proprie varianti, che possono essere troncate o meno (con vertici piatti).

Tetragonale

Unità tetragonale. Fonte: Stannered tramite Wikipedia.

Il sistema tetragonale può essere visualizzato come se fosse un rettangolo a cui è stato dato volume. A differenza del cubo, il suo asse c è più lungo o più corto dei suoi assi a. Potrebbe anche sembrare un cubo allungato o compresso.

Le classi cristalline che compongono il sistema tetragonale sono le piramidi prime e quadrilatere, le piramidi doppie a otto facce, i trapezoedri e ancora l'icositetraedro e l'esacisoedro. A meno che tu non abbia a portata di mano forme di carta, sarà difficile riconoscere queste forme senza l'aiuto di anni di esperienza.

Esagonale

Unità esagonale. Fonte: Stannered tramite Wikipedia.

Qualsiasi forma cristallina la cui base corrisponde a quella di un esagono apparterrà al sistema cristallino esagonale. Alcune delle sue classi cristalline sono: piramidi a dodici facce e piramidi doppie.

Trigonale

Anche la base, un cristallo che appartiene al sistema trigonale, è esagonale; ma invece di avere sei lati, ne hanno tre. Le sue classi cristalline vengono ad essere: prismi o piramidi di tre lati, il romboedro e lo scalenoedro.

Ortorombica

Nel sistema ortorombico i suoi cristalli hanno una base romboedrica, dando origine a forme i cui tre assi hanno lunghezze differenti. Le sue classi cristalline sono: bipiramidale, bisfenoidale e pinacoide.

Monoclinic

Questa volta, nel sistema monoclino la base è un parallelogramma e non un rombo. Le sue classi cristalline sono: prismi sfenoidali e trilaterali.

Triclinic

Unità triclinica. Fonte: Stannered tramite Wikipedia.

I cristalli che appartengono al sistema triclino sono i più asimmetrici. Per cominciare, tutti i suoi assi hanno lunghezze diverse, così come gli angoli delle sue facce, che sono inclinati.

Da qui il suo nome: tre angoli inclinati triclini. Questi cristalli sono spesso confusi con ortorombici, esagonali e adottano anche forme pseudocubiche.

Tra le sue classi cristalline ci sono i pinacoidi, i pedioni e le forme con un numero pari di facce.

Esempi di sistemi cristallini

Di seguito verranno citati alcuni esempi corrispondenti per ciascuno dei sistemi cristallini.

Cubico o isometrico

Halite ha cristalli cubici eccezionali. Fonte: genitore Géry

L'alite, nota anche come sale comune o cloruro di sodio, è l'esempio più rappresentativo del sistema cubico o isometrico. Tra gli altri minerali o elementi che appartengono a questo sistema ci sono:

-Fluorite

-Magnetite

-Diamante

-Espinela

-Galena

-Bismuto

-Argento

-Oro

-Pirite

-Granato

Tetragonale

La wulfenite è l'esempio più rappresentativo del sistema cristallino tetragonale. Fonte: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

Nel caso del sistema tetragonale, il minerale wulfenite è l'esempio più rappresentativo. Tra gli altri minerali in questo sistema abbiamo:

-Casiterite

-Zircone

-Calcopirite

-Rutile

-Anatase

-Scheelita

-Apofillite

Ortorombica

La tanzanite minerale appartiene al sistema ortorombico. Fonte: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

Tra i minerali che cristallizzano nel sistema ortorombico abbiamo:

-Tanzanite

-Baryta

-Olivina

-Zolfo

-Topazio

-Alexandrite

-Anidrite

-Permanganato di Potassio

-Ammonio perclorato

-Chrisoberyl

-Zoisite

-Andalusita

Monoclinic

I cristalli di gesso appartengono al sistema monoclino. Fonte: Lysippos

Tra i minerali del sistema monoclino abbiamo:

-Azzurrite

-Cast

-Pirosseno

-Mica

-Spodumene

-Serpentina

-Luna pietra

-Vivianita

-Petalite

-Crisocolla

-Lazulite

Triclinic

I cristalli di calcantite appartengono al sistema triclino. Fonte: Ra'ike

Tra i minerali del sistema triclino abbiamo:

-Amazzonite

-Feldspato

-Calcantite

-Rodonite

-Turchese

Esagonale

Cristalli acquamarina perfettamente esagonali. Fonte: Robert M. Lavinsky tramite Wikipedia.

Nell'immagine sopra abbiamo un esempio di quando le forme naturali rivelano istantaneamente il sistema cristallino del minerale. Tra alcuni minerali che cristallizzano nel sistema esagonale abbiamo:

-Smeraldo

-Calcite

-Dolomite

-Tourmaline

-Quarzo

-Apatite

-Zincite

-Morganite

Trigonale

L'axinite minerale appartiene al sistema trigonale. Fonte: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

E infine, tra alcuni minerali appartenenti al sistema trigonale abbiamo:

-Axinite

-Pirargirite

-Nitratina

-Jarosita

-Agata

-Rubino

-Tiger's Eye

-Ametista

-Diaspro

-Zaffiro

- Quarzo fumé

-Ematite

Riferimenti

1. Shiver & Atkins. (2008). Chimica inorganica . (Quarta edizione). Mc Graw Hill.
2. Whitten, Davis, Peck e Stanley. (2008). Chimica (8 ° ed.). CENGAGE Apprendimento.
3. Geologia in. (2020). Struttura cristallina e sistemi cristallini. Estratto da: geologyin.com
4. K. Seevakan e S. Bharanidharan. (2018). Tecniche di caratterizzazione dei cristalli. International Journal of Pure and Applied Mathematics Volume 119 No.12 2018, 5685-5701.
5. Wikipedia. (2020). Sistema cristallino. Estratto da: en.wikipedia.org
6. Gruppo Fredrickson. (Sf). I 7 sistemi di cristallo. Estratto da: chem.wisc.edu
7. Crystal Age. (2020). I sette sistemi di cristallo. Estratto da: crystalage.com
8. Dr. C. Menor Salván. (Sf). Isometrico. Università di Alcalá. Estratto da: espiadellabo.com