La formazione del reticolo cristallino e lo sviluppo dei cristalli

Cerchiamo adesso di capire come si forma un reticolo cristallino quando la materia passa dal suo stato liquido a quello solido. Prendiamo il caso di un metallo puro allo stato liquido, nel quale i suoi atomi sono in continuo movimento.

Come si forma il reticolo cristallino?

Con la temperatura del liquido superiore a quella di solidificazione la quantità di moto delle particelle supera la loro forza di attrazione, impedendo alle particelle di attirarsi reciprocamente. Quando la temperatura del liquido si abbassa fino a raggiungere quella di solidificazione, la mobilità delle particelle diminuisce a causa del calo della quantità di moto. Quest’ultima diventa inferiore alla forza di attrazione o cristallizzazione delle particelle.

I gruppi di atomi che si trovano in posizione ideale, per riprodurre la forma geometricamente corrispondente alla cella elementare del rispettivo reticolo cristallino, formano un nucleo di cristallizzazione dal quale si ha la conseguente formazione del reticolo cristallino. Tanto maggiore saranno i nuclei di cristallizzazione formati in un unità di tempo tanto più rapido sarà il processo di cristallizzazione.

Particolare attenzione bisogna rivolgere allo sviluppo dei cristalli che avviene secondo determinate leggi cristallografiche.

Se per esempio un cristallo dovesse cristallizzare in un sistema cubico il suo sviluppo avviene nei tre piani cartesiani in cui ciascun piano forma un angolo retto con gli altri due. Immaginiamo che il punto di origine della cristallizzazione avvenga nell’origine dei piani, ovvero nel loro punto di incontro, questo punto comporterà la creazione di uno scheletro a sei braccia.

Quando queste breccia avranno raggiunto una determinata lunghezza si dirameranno in bracci secondari.

Secondo questo schema tutte le diramazioni seguiranno un reticolo cubico. È evidente che lo schema cristallino del sistema cubico si accresce in maniera tale da determinare una forma di un ottaedro immaginario. Quando la crescita viene bloccata otterremo un cristallo con una struttura interna formata da tante celle elementari ognuna delle quali ha forma e dimensione identica.