Для твердых тел характерно два основных состояния: аморфное и кристаллическое. Твердые с классической точки зрения стекло или застывшая смола, в действительности, является переохлажденной жидкости. Действительно, твердым состоянием является кристаллическое.
Аморфным (бесформенным) называется состояние, при котором тела не имеют определенной строения и характеризуются изотропность, т.е. одинаковыми свойствами вне зависимости от направления. Кристаллическими называются твердые тела, имеющие правильное периодическое расположение частиц (ионов, атомов, молекул), колеблются с некоторой равновесием (поступательное движение частиц отсутствует). По определению В. Вульфа, кристаллом называется тело, ограниченное в силу своих внутренних свойств плоскими поверхностями - гранями. Упорядоченное расположение в кристаллах сохраняется не только для частиц, расположенных в непосредственной близости (ближний порядок), но и для частиц, значительно удаленных друг от друга (дальний порядок). При повышении температуры колебания частиц в решетке становятся настолько интенсивными, что кристалл плавится (разрушается). Для кристаллов этот процесс происходит в строго определенном температурном интервале. В отличие от кристаллов аморфные вещества не имеют четкой температуры плавления. При нагревании они постепенно размягчаются.
Наука, изучающая связь между химическим составом твердой фазы, ее кристаллическим строением и свойствами, называется кристаллохимии. В кристаллохимии применяются термины - моно, ди, тетра, пента, гекса, Октай, додека, поле, один, два, четыре, пять, шесть, восемь, двенадцать, много. Едра-грань (тетраэдр, октаэдр и др..). Правильный гексаэдр-куб. Гонос - угол (тригональной и т.д.).
Монокристаллы. В природе иногда встречаются довольно крупные кристаллы, грани которых заметны визуально. Их линейные размеры могут составлять от 10 мкм до 1м. Для полупроводниковой техники сейчас искусственно выращивают монокристаллы. Наиболее распространенные твердые тела, состоящие из множества очень мелких кристаллов (10 ^ 10мкм), сцепленных друг с другом межатомными и межмолекулярными силами. Такие компактные твердые тела называются поликристаллическими (к ним относятся все металлы).
Анизотропия - это неодинаковость свойств кристаллов в различных направлениях. Анизотропия проявляется в оптических, электрических, пьезоэлектрических, механических и др.. свойствах кристаллов (слюда, сахар, исландский шпат, кварц и др.).
Одно и то же вещество может образовывать разные кристаллические формы. Это явление называется полиморфизмом. Примером его могут быть алмаз и графит, является разными кристаллическими формами углерода. Еще пример: формы кремнезема Si02: кварц, стекло, тридимит, кристобалит и т.д.
Аллотропия - это явление, когда данный элемент способен существовать в виде различных простых веществ. Пример: обычное белое олово при -13,2 оС может переходить в серое олово ("оловянная чума"). Очевидно, что твердое тело того же соединения, но разных аллотропных модификаций, состоит из стольких фаз, сколько в нем модификаций.