Кристалічна грати, властиве речовині в кристалічному стані правильне розташування атомів (іонів, молекул), що характеризується періодичною повторюваністю в трьох вимірах. Зважаючи на таку періодичність для опису До. р. досить знати розміщення атомів в елементарному вічку, повторенням якого шляхом паралельних дискретних перенесень (трансляцій) утворюється вся структура кристала. Відповідно до симетрії кристала елементарне вічко має форму косокутного або прямокутного паралелепіпеда, квадратної або шестикутної призми, куба (см. мал.(малюнок) ). Розміри ребер елементарного вічка а, b, з називаються періодами ідентичності.
Математичною схемою До. р., в якому залишаються лише геометричні параметри перенесень, але не вказується конкретне розміщення атомів в даній структурі, є просторові грати. У ній система трансляцій, властивих даною До. р., зображається у вигляді системи крапок — вузлів. Існує 14 просторових грат трансляцій, що розрізняються по симетрії, званих Браве гратами . До. р. може мати і додаткові елементи симетрії — осі, плоскість, центр симетрії. Всього існує 230 просторових груп симетрії, причому підгрупою, що визначає До. р., обов'язково є відповідна група перенесень (див. Симетрія кристалів ) .
Існуванням До. р. пояснюються анізотропія властивостей кристалів, плоска форма їх граней, постійність кутів і ін. закони геометричною кристалографії . Геометричне вимір кристала дає величини кутів елементарного вічка і на підставі закону раціональності параметрів відношення періодів ідентичності. Визначення розмірів вічок і розміщення в них атомів або молекул, складових дану структуру, виробляється за допомогою рентгенографії, нейтронографії плі електронографії .
В елементарному вічку До. р. може розміщуватися від одного (для хімічних елементів) до десятків і сотень (для хімічних сполук) або тисяч і навіть мільйонів (білки, віруси) атомів, відповідно до чого періоди ідентичності складають від декількох Ǻ до сотень і тисяч Ǻ. При цьому будь-якому атому в даному вічку відповідає трансляція рівний йому атом в кожній ін. вічку кристала.
Інколи, якщо кількість атомів того або іншого сорти у вічку невелико і вони розрізняються якою-небудь додатковою якістю, наприклад певною орієнтацією магнітного моменту, у фізиці твердого тіла для їх опису вводять поняття підграток даної До. р. (див. Магнетизм, Антиферомагнетизм ).
Існування До. р. пояснюється тим, що рівновага сил тяжіння і відштовхування між атомами, що дає мінімум потенційної енергії всієї системи, досягається саме за умови тривимірної періодичності. У простих випадках це можна інтерпретувати геометрично як наслідок укладання в кристалі атомів, молекул найщільніше один до одного.
Уявлення про атомістічності, переривчастій До. р. однобічно. Насправді електронні оболонки атомів, об'єднаних в До. р. хімічними зв'язками, перекриваються. Це дозволяє розглядати До. р. як безперервний періодичний розподіл негативного заряду, що має максимуми біля дискретно розташованих ядер.
До. р. не є статичною освітою. Атоми або молекули, створюючі До. р., вагаються біля положень рівноваги, причому характер коливань (динаміка До. р.) залежить від симетрії, координації атомів, енергії зв'язку. Відомі випадки обертання молекул в До. р. З підвищенням температури коливання часток посилюються, що приводить до руйнування До. р. і переходу речовини в рідкий стан (див. Коливання кристалічної решітки ) .
Реальна структура кристала завжди відрізняється від ідеальної схеми, що описується поняттям До. р., оскільки, окрім теплових коливань атомів, що завжди мають місце, трансляція «рівні» атоми можуть в дійсності відрізнятися по атомному номеру (ізоморфізм ) , по масі ядра (ізотонічний ізоморфізм). Крім того, в реальному кристалі завжди є різного роду дефекти: домішкові атоми, вакансії, дислокації і т. д. (див. Дефекти в кристалах ) .
Літ.: Кожухарів А. Ст. Флінт Е. Е., Бокий Р. Би., Основи кристалографії, М.— Л., 1940; Делоне Б. Н., Александров А., Математичні основи структурного аналізу кристалів..., Л.— М., 1934; Белов Н. Ст, Структура іонних кристалів і металевих фаз, М., 1947.
