2.晶體具有各向異性。一種性質在晶體的不同方向上它的大小有差異,這叫做各向異性。晶體的力學性質、光學性質、熱和電的傳導性質都表現出各向異性。例如,石墨晶體在平行於石墨層方向上比垂直於石墨層方向上導電率大一萬倍;雲母片沿某一平麵的方向容易撕成薄片等。這是由於在晶體內不同方向上微粒排列的周期長短不同,而微粒間距離的長短又直接影響它們相互作用力的大小和性質。非晶體由於微粒的排列是混亂的,表現為各向同性。
3.在一定壓力下,晶體有固定的熔點,非晶體沒有固定的熔點,隻有一段軟化溫度範圍。這是由於晶體的每一個晶胞都是等同的,都在同一溫度下被微粒的熱運動所瓦解。在非晶體中,微粒間的作用力有的大有的小,極不均勻,所以沒有固定的熔點。
晶體的分類在幾何晶體學上和在結晶化學上是不同的。在幾何晶體學上,按照晶體的對稱性將晶體分為7個晶係、32種宏觀對稱類型、230種微觀對稱類型。在晶體化學中,如高中化學課本所說,是根據組成晶體的微粒的種類及微粒之間相互作用力的性質,將晶體首先分為金屬晶體、離子晶體、原子晶體和分子晶體四大類。
三、幾何晶體學建立的過程
瑰麗多彩具有多麵體外形的礦物晶體在古代就引起了人們的注意,成為人們觀察和欣賞的對象。人們對晶體一般規律的探索也是從研究晶體的外形開始的。1669年,丹麥人斯登諾,1783年法國礦物學家愛斯爾分別在觀測各種礦物晶體時發現了晶體的第一個定律——晶麵夾角守恒定律。在19世紀初,晶體測角工作曾盛極一時,積累了關於大量天然礦物和人工晶體的精確觀測數據。這為進一步發現晶體外形的規律性(特別是關於晶體對稱性的規律)創造了條件。
在晶體對稱性的研究中,關於對稱群的數學理論起了很大作用。在1805~1809年間,德國學者魏斯開始研究晶體外形的對稱性。1830年德國人赫塞爾,1867年俄國人加多林分別獨立地推導出,晶體外形對稱元素的一切可能組合方式(也就是晶體宏觀宏觀對稱類型)共有32種(稱為32種點群)。人們又按晶體對稱元素的特征將晶體合理地分為立方晶係、六方晶係等七個晶係。
19世紀40年代,德國人弗蘭根海姆和法國人布拉維發展前人的工作,奠定了晶體結構空間點陣理論(即空間格子理論)的基礎。弗蘭根海姆首行提出晶體內部結構應以點為單位,這些點在三度空間周期性的重複排列。他於1842年推出了15種可能的空間點陣形式。其後,布拉維明確地提出了空間格子理論。他認為晶體內物質微粒的質心分布在空間格子的平行六麵體單位的頂角、麵心或體心上,從而它們在三度空間作周期性的重複排列。布拉維於1848年指出,弗蘭根海姆的15種空間點陣形式中有兩種實質上是相同的,確定了空間點陣的14種形式。關於晶體的微觀對稱性,德國人鬆克在前人工作的基礎上進行深入研究以後,提出晶體全部可能的微觀對稱類型共有230種(稱為230個空間群)。在1885~1890年間,俄國結晶學家弗多羅夫完成了230個空間群的嚴格的推引工作。在19世紀的最後十年中,幾何晶體學理論已全部完成了。
幾何晶體學雖然在19世紀末已成為係統的學說,但直到1912年以前它還僅僅是一種假說,尚未被科學實驗所證實。它的抽象理論當時並未引起物理家和化學家們的注意,他們中還有不少人認為在晶體中原子、分子是無規則地分布的。1895年倫琴發現了X射線,當時沒有一個科學家想到要把X射線和幾何晶體學這兩件幾乎同時出現的重大科學成就聯係起來。人們沒有料到,在晶體學、物理學和化學這三個不同學科領域的接合部,一個新的重大突破正在醞釀之中。