Un solido cristallino è un tipo di materia i cui atomi, ioni o molecole sono disposti in uno schema ripetitivo regolare e tridimensionale chiamato reticolo. Avere le sue unità componenti disposte in modo tale conferisce a un solido cristallino determinate caratteristiche fisiche che possono variare a seconda del modello. Tutti i cristalli cadono in una delle sette possibili forme di base. Alcune di queste forme hanno più di un possibile reticolo, di cui 14 in totale.
Le unità di un reticolo solido cristallino, siano essi atomi, ioni o molecole, sono legate l’una all’altra, conferendo al solido una struttura forte. Questa struttura regolare rende i cristalli particolarmente resistenti alla compressione. Possono essere rotti o schiacciati con una forza sufficiente, ovviamente, ma è molto difficile comprimerli. Alcuni tipi di legami sono più forti di altri, ma tutti i cristalli mostrano questa proprietà in una certa misura. Il reticolo di un cristallo è costituito da unità chiamate celle, le più piccole unità ripetitive del reticolo.
La struttura reticolare regolare conferisce ad alcuni tipi di cristalli un’enorme forza. Il diamante, noto come la sostanza naturale più dura, deve la sua durezza al modo in cui gli atomi di carbonio che formano la sua struttura si incastrano nel suo reticolo cristallino. Altri solidi cristallini comuni sono lo zucchero, il salgemma e alcuni granelli di sabbia come quelli del quarzo. I solidi cristallini si trovano in natura sotto forma di molti tipi di gemme e minerali preziosi e persino di alcuni materiali organici.
I cristalli cadono in sette forme base. Queste forme si trovano raramente in natura in perfetta forma geometrica, ma i cristalli di una particolare sostanza si formeranno sempre nella sua forma caratteristica o composti di più di una. Tre delle forme base dei cristalli sono solidi rettangolari regolari, cubici o ad angolo retto. Una quarta forma è un solido esagonale, e gli altri tre sono tutti solidi rettangolari con alcuni bordi che si incontrano ad angoli diversi da novanta gradi. Alcune sostanze possono formare forme cristalline composite, ma tutte sono combinazioni delle sette forme cristalline di base.
All’interno delle forme cristalline di base sono possibili 14 reticoli diversi. I reticoli si riferiscono al modo particolare in cui gli atomi, gli ioni o le molecole sono disposti nel cristallo, il tipo di reticolo influenza la forma del cristallo. Questi reticoli aiutano anche a determinare le proprietà fisiche del cristallo, come il modo in cui il cristallo si rompe se colpito, il modo in cui si rifrange o si piega, la luce che lo attraversa e il suo punto di fusione.