Vnější tvarová souměrnost krystalů byla odedávna podnětem k domněnkám o tom, že je výrazem pravidelnosti jejich vnitřního uspořádání. Krystalické látky jsou skutečně charakterizovány pravidelným uspořádáním částic, z nichž jsou složeny (atomů, molekul a pod.). Částice jsou umístěny v uzlových bodech krystalové mřížky, která představuje pravidelné uspořádání bodů v prostoru. Uzlové body leží na přímkách, ty určují roviny a posléze roviny uspořádané podle určitých zákonitostí vytvářejí prostorovou mřížku. Je-li tato pravidelnost zachována v celém makroskopickém objemu (např. velikosti 1 cm³), nazýváme krystal monokrystalem. Jestliže objem uspořádané oblasti je řádově desítky mikrometrů , nazývá se polykrystal. Na obr. 2.1 a je znázorněna krystalová struktura chloridu sodného ( atomy Na jsou červené a Cl jsou modré ), na obr. 2.1 b krystalová struktura hliníku Al.

Nejmenší stavební buňka se nazývá základní (elementární) buňka. Představuje rovnoběžnostěn, který má uzlové body buď jenom ve vrcholech (primitivní buňka), nebo ještě ve středech stěn. Rozdělení elementárních buněk podle rozmístění uzlových bodů je uvedeno v tab. 2.1.

tab 2.1

primitivní (jednoduchá buňka) - pouze ve vrcholech buňky
prostorově centrovaná - ve vrcholech a ve středu buňky
plošně centrovaná - ve vrcholech a ve středech stěn buňky
bazálně centrovaná - ve vrcholech a středu protilehlých stěn buňky

Podle velikosti hran a,b,c elementání buňky a úhlů a,b,g, které spolu svírají rozdělujeme mřížky do 7 soustav (tab. 2.2) :

tab 2.2

soustava	velikosti mřížkových parametrů	velikosti úhlů
triklinická	abc	ab g90°
monoklinická	abc	a=g=90°, b90°
ortorombická	abc	a=b= g=90°
romboedrická	a=b=c	a=b= g90°
tetragonální	a=bc	a=b= g=90°
hexagonální	a=bc	a=b=90°, g=120°
kubická	a=b=c	a=b= g=90°

Položme si otázku: Jak velké jsou vzdálenosti mezi sousedními atomy v krystalu? Tuto otázku zodpovíme na příkladu hliníku, jehož elementární buňka je uvedena na obr. 2.1 b. Jestliže každý atom hliníku zaujímá objem V, pak N_A atomů (Avogadrovo číslo) zaujímá objem N_AV. Hmotnost N_A atomů je N_Am, kde m je hmotnost 1 atomu hliníku.

Hustota je dána vztahem

a tedy

.

Dosadíme-li číselné hodnoty r=2699 kgm^-3 m=44,787.10^-27 kg, pak pro V vychází V=16.10^-30m ³ . Předpokládáme-li objem tvaru krychle o hraně a, pak V=a ³ a a==2,5.10^-10m.

Vzdálenost mezi atomy umístěnými v rozích krychle je tedy desetiny nanometru.

Pravidelné uspořádání atomů v krystalu připomíná mřížku s pravidelně rozmístěmými vrypy. Je nasnadě otázka, zdali může docházet k difrakci elektromagnetického záření na krystalu podobně jako světla na ryté mřížce. Odpověď na tuto otázku najdete, podíváte-li se zde.

Titulní stránka