Minerały i Kamienie szlachetne

Już starożytności zauważono, że pospolity minerał zwany kwarcem może występować w postaci wielościanów ograniczo­nych płaskimi ścianami. Wielościany te mają stale kształt słupa sześciobocznego zakończonego ścianami piramid. Chociaż poszcze­gólne formy geometryczne kwarców różnią się wyglądem, stałą ich cechą jest sześcioboczność słupa. Nazwa „kryształ" odnosiła się przez wiele stuleci tylko do takich przezroczystych kwarców, jakie obecnie nazywane są kryształami górskimi lub skalnymi. Kryształy te wydobywano głównie w Alpach, gdzie wyrąbywano je ze szczelin. Starożytni sądzili naiwnie, że kryształy te są lodem powstałym z bardzo silnego przechłodzenia i zakrzepnięcia wody, a występujące nieraz w ich wnętrzu igiełkowate wrostki mine­ralne (chloryt, aktynolit) uważano za mech lub trawki. Dopiero w XVIII w. kryształami zaczęto nazywać wszystkie ciała stałe występujące w postaci wielościanów ograniczonych płaskimi ścia­nami.

Z obserwacji wynika, że kryształy różnych substancji mają różne formy. Kwarc tworzy kryształy mające postać słupa sześcio­bocznego zakończonego nachylonymi ścianami. Kryształy soli ka­miennej mają formę sześcianów, kalcyt nierzadko tworzy krysz­tały podobne do kostek, lecz różniące się od kryształów soli na­chyleniem ścian, kryształy innych minerałów mają odmienne po­stacie. Formy kryształów wielu minerałów są tak charakterystyczne, że nieraz już na pierwszy rzut oka można na ich pod­stawie rozpoznawać minerały.

Zdolność do tworzenia kryształów mają ciała krystaliczne, charakteryzujące się uporządkowaną budową wewnętrzną, pole­gającą na prawidłowym ułożeniu tworzących je atomów, jonów lub cząsteczek. Przeciwieństwem budowy ciał krystalicznych jest nieuporządkowana, bezładna budowa ciał bezpostaciowych. Ogromna większość minerałów, w tym również kamieni szlachetnych, ma uporządkowaną budowę wewnętrzną, jednak w formie prawidłowo wykształconych kryształów minerały te występują rzadko. Aby powstały takie kryształy, potrzebne są szczególne warunki umożliwiające ich swobodny wzrost, np, w szczelinach lub pustkach skalnych, gdzie jest wolna przestrzeń oraz stały do­pływ substancji, z której się tworzą.

Z różnej budowy wewnętrznej ciał krystalicznych i bezpo­staciowych wynikają ich różne własności. Z obserwacji kryszta­łów wiadomo, że ich własności różnią się w zależności od kierun­ku. Od kierunku zależy szybkość wzrostu kryształów co wpływa na różnorodność ich form; w różnych kierunkach mają różne własności optyczne, elektryczne, twardość, zdolność do pękania wzdłuż płaskich równoległych powierzchni, czyli łupliwość, i in­ne. Własności te w kierunkach równoległych są w kryształach zawsze jednakowe, różnią się na ogół w kierunkach nierówno-ległych. W ciałach bezpostaciowych natomiast własności nie za­leżą od kierunku i są w każdym punkcie jednakowe. W przeci­wieństwie do ciał krystalicznych, które topią się i krzepną w określonej temperaturze, ciała bezpostaciowe nie mają nigdy określonej temperatury topnienia — w czasie ogrzewania miękną stopniowo i przemieniają się w ciecz o lepkości malejącej ze wzro­stem temperatury.

Ciała krystaliczne są przedmiotem badań krystalografa, zajmującej się zewnętrzną formą kryształów (krystalografia geo­metryczna), ich budową wewnętrzną (krystalografia struktural­na) oraz zależnościami między budową kryształów a ich składem chemicznym i własnościami (krystalochemia).