結構生物化學/晶體固態
晶體或結晶固體是一種固體材料，其組成原子、分子或離子以有序方式排列，並擴充套件到所有三個空間維度。除了其微觀結構外，大型晶體通常可以透過其宏觀幾何形狀來識別，該形狀由具有特定、特徵取向的平面構成。[需要引用]
對晶體和晶體形成進行科學研究的學科被稱為晶體學。透過晶體生長機制形成晶體的過程稱為結晶或凝固。
大型晶體的例子包括雪花、鑽石和食鹽。大多數無機固體不是晶體，而是多晶，即許多微觀晶體融合成一個固體。多晶的例子包括大多數金屬、岩石、陶瓷和冰。第三類固體是無定形固體，其中原子沒有任何週期性結構。無定形固體的例子包括玻璃、蠟和許多塑膠。
“晶體”的科學定義是基於其內部原子的微觀排列，稱為晶體結構。晶體是一種固體，其中原子形成周期性排列。（準晶是一個例外，參見下文。）
並非所有固體都是晶體。例如，當液態水開始結冰時，相變從小的冰晶開始，這些冰晶會生長直到融合，形成多晶結構。在最終的冰塊中，每個小晶體（稱為“晶粒”或“晶粒”）都是一個真正的晶體，具有原子的週期性排列，但整個多晶體沒有原子的週期性排列，因為週期性模式在晶界處被打斷。大多數宏觀無機固體都是多晶的，包括幾乎所有金屬、陶瓷、冰、岩石等。既不是晶體也不是多晶體的固體，例如玻璃，被稱為無定形固體，也稱為玻璃態、玻璃狀或非晶態。即使在微觀上，它們也沒有周期性順序。晶體固體和無定形固體之間存在明顯的區別：最值得注意的是，形成玻璃的過程不會釋放熔化潛熱，但形成晶體則會釋放。
晶體結構（晶體中原子的排列）以其晶胞為特徵，晶胞是一個小的假想盒子，包含一個或多個以特定空間排列的原子。晶胞在三維空間中堆積以形成晶體。
晶體的對稱性受到晶胞完美堆積且無間隙的要求的限制。存在219種可能的晶體對稱性，稱為晶體空間群。這些被分為7個晶系，例如立方晶系（其中晶體可能形成立方體或長方體，例如右側所示的食鹽）或六方晶系（其中晶體可能形成六邊形，例如普通水冰）。
晶體通常以其形狀為特徵，由具有銳角的平面構成。這些形狀特徵對於晶體來說並非必要的——晶體在科學上是由其微觀的原子排列定義的，而不是由其宏觀的形狀定義的——但特徵性的宏觀形狀通常存在且易於觀察。
自形晶體是指具有明顯、規則的平面的晶體。他形晶體則沒有，通常是因為晶體是多晶固體中的一個晶粒。
自形晶體的平面（也稱為晶面）相對於其底層的晶體原子排列具有特定的取向：它們是米勒指數相對較低的平面。[1] 這是因為某些表面取向比其他取向更穩定（表面能更低）。當晶體生長時，新原子很容易附著在表面粗糙且不穩定的部分，但不太容易附著在平坦且穩定的表面上。因此，平面傾向於生長得更大更光滑，直到整個晶體表面都由這些平面組成。（參見右側圖表。）
晶體學中最古老的技術之一包括測量晶體表面的三維取向，並利用它們推斷底層的晶體對稱性。
晶習是指晶體可見的外部形態。這由晶體結構（限制了可能的晶面取向）、特定的晶體化學和鍵合（可能使某些型別的晶面優於其他晶面）以及晶體形成的條件決定。
岩石 就體積和重量而言，地球上最大的晶體集中在固體基岩中。
一些晶體是透過岩漿和變質作用形成的，從而形成了大量的結晶岩石。絕大多數火成岩是由熔融岩漿形成的，其結晶程度主要取決於其固化的條件。像花崗岩這樣的岩石，冷卻速度非常緩慢，並且承受著巨大的壓力，已經完全結晶；但許多種類的熔岩是在地表噴發並快速冷卻的，在後一類岩石中，少量非晶質或玻璃狀物質很常見。其他結晶岩石，如大理石、雲母片巖和石英岩等變質岩，是重結晶的。這意味著它們最初是碎屑岩，如石灰岩、頁岩和砂岩，從未處於熔融狀態，也從未完全溶解，但變質作用的高溫和高壓條件透過消除其原始結構並在固態下誘導重結晶來對其起作用。[2]
其他岩石晶體是由流體（通常是水）中的沉澱形成的，形成晶簇或石英脈。像岩鹽、石膏和一些石灰岩等蒸發巖是從水溶液中沉積下來的，主要是因為乾旱氣候下的蒸發。
冰 以雪、海冰和冰川形式存在的水基冰是地球上非常常見的結晶或多晶物質的表現形式。單個雪花通常是單個晶體，而冰塊是多晶體。
許多活著的生物體能夠產生晶體，例如大多數軟體動物中的方解石和文石，或者脊椎動物中的羥基磷灰石。
- ↑ 金屬氧化物的表面科學，作者：Victor E. Henrich，P. A. Cox，第 28 頁，谷歌圖書連結
- ↑ 1911 年《大英百科全書》中的“岩石學”