Қаттиқ моддалар атомлар, ионлар ва молекулалардан иборат бўлиб, уларда заррачаламинг орасидаги масофа молекула (атомлар) ўлчамларига нисбатан жуда кичик бўлиб, молекулалараро тортишув кучлари жуда юқоридир. Заррачаламинг жойлашуви кучли тартиб асосида амалга ошади. Қаттиқ моддалар аморф ҳолатда ва кристалл тузилишга эга бўлади.
Аморф тузилиш
Аморф ҳолатдаги модда аниқ бирор фазовий панжарага эга бўлмай, заррачаларининг жойлашуви бетартиб бўлади. Кўпчилик ҳолларда улар турли катталикдаги “дона”лар, яхлит сиртли ёки кукунсимон кўринишга эга бўладилар. Масалан, крахмал, баъзи синтетик полимерлар, тупроқ, шиша кабилар аморф ҳолатдаги моддалардир. Аморф моддаламинг сирт юзаси ғовак бўлгани учун катта бўлади. Шу сабабли аморф ҳолатдаги моддаларга кўпгина бошқа моддаламинг қўшилиб қолиши (адсорбсияланиши, ютилиши) туфайли, уларнинг тозалик даражаси паст бўлади.
Кристалл ҳолат
Модданинг кристалл ҳолати заррачаламинг ўта юқори тартибда аниқ масофаларда ва бурчаклар остида жойлашуви натижасида (уч ўлчамли координаталарда) юзага келган тузилишдир. Ҳар бир кристалл тузилиш асосида кристалл панжара ётади. Кристалл панжара ёқлари, қирралари, тугунлари, бурчаклари, боғламинг узунлиги. билан тавсифланади. Кристалл моддалар юқори тозаликка эга.
Кристалларнинг ҳосил бўИиши, тузилиши ва хоссаларини ўрганувчи фан — “кристаллографля” дейилади. Кристалл панжаралар улардаги заррачаламинг ўзаро жойлашувига кўра тўлиқ (зич) ёки бўш қопланишли бўлади. Кристалл панжаралар заррачаламинг жойлашуви турли геометрик шакллар ҳосил қилишига асосланиб, олти ёқли (гексагонал) зич қопланган, ёқлари марказлашган кубсимон панжаралар ҳолида бўлади.
Агар кристалл панжаранинг ўқлари кесишган нуқтаси тугунларида атомлар жойлашган бўлса (металлар, олмос, графит, SiO2 каби моддаларнинг панжараси) атомар кристалл панжара дейилади. Одатда бу моддалар ўта қаттиқ, юқори суюқланиш температурасига эга, сувда кам эрийди. Агар кристалл панжара тугунларида ионлар жойлашган бўлса, ионли кристалл панжаралар дейилади. Улар қаторига ионли боғланишга эга бўлган NaCl, KF, CaF2, MgF2, CsF, CsCl, RbCl каби моддалар киради. Улар турли кўринишга эга бўлиб, юқори температурада суюқланувчан, сувли эритмалари электр токини ўтказадиган қаттиқ моддалардир.
Кристалл моддалар бир жинсли бўлсалар-да, уларнинг тузилишлари, барқарорлиги, иссиқлик ўтказувчанлиги, ёруғликка муносабати турли ёъналишларда турлича бўлади. Кристаллар хусусиятларининг уларнинг ҳар бир ўқи (а, б, c) бўйича фарқ қилиши ҳодисаси кристалларнинг анизотропияси дейилади. Кристаллар хоссаларининг ўқлари бўйича фарқ қилмаслиги (бир хиллиги) изотропия ҳодисаси дейилади. Бир модданинг турли кристалл тузилишга эга бўлиши полиморфизм ҳодисаси дейилади. Масалан: SiO2, S, Fe, NaNO3 кабилар турли тузилишдаги моддаларни ҳосил қилгани учун, бу моддалар полиморф модда дейилади. Таркиби турлича бўлган моддаларнинг бир хил кристалл тузилишга эга бўлишига изоморфизм дейилади.
Масалан: олмос ва NaCl ёки KCr(SO4)2 •12H2O, KAl(SO4)2•12H2O лар ўзаро бир хил тузилишли кристалларни ҳосил қилади. Бу моддалар изоморф моддалар дейилади. Кристалл панжарада атомлар, анион ва катионлар координацион сонга эга бўлади. Координацион сон — кристалл панжарада ҳар бир атом ёки ион атрофида бошқа атом (ион) лардан нечтаси жойлашганини кўрсатувчи катталикдир. Унинг қиймати анион ва катион радиуслари (ranion va rkation) ўзаро нисбатига боғлиқ бўлади.
Масалан: силикатларда [SiO4]-4 ячейка бўлиб, Si нинг координацион сони 4 га тенг. NaCl da 1 ta Na иони атрофида 6 та Cl— иони ва 1 та Cl иони атрофида 6 та Na+ жойлашади. Шунинг учун уларнинг координацион сони 6 га тенг.
Агар кристалл панжара тугунларида молекулалар жойлашган бўлса, молекуляр кристалл панжара дейилади. Бундай кристалл панжаралар CO2(қуруқ муз); H2O(муз) ва I2 каби моддалар учун хосдир. Кристалл тузилишли моддаларда кристалл панжарада ячейкаларнинг ўзаро жойлашувига кўра қаватли (қатлам)ли тузилиш, занжирсимон тузилишли бўлади. Графит қатламли кристалл тузилишдаги, қаттиқ ҳолдаги SO3, BeCl2, AlCl3 занжирли (полимер) кристалл тузилишдаги моддалардир.
Суюқ кристаллар
Кристалл тузилишли моддалар аниқ суюқланиш температурасига эга бўлади. Лекин шундай кристалл тузилишли моддалар ҳам борки, улар маълум температуре оралиғида хира суюқланма ҳолатига ўтиб, ундан сўнг температуранинг маълум қийматида тиниқ суюқланмага айланадилар. Буларга қуйидаги органик моддалар киради.
Суюқ кристаллар анизотроп хоссага эга моддалар. Суюқ кристаллар икки хил (суюқланишъва тиниқлашиш) температурасига эга бўлади.
Суюқ кристаллар узун занжирнинг охирида қутбланган (—CN, —OR, —NO2, —NH2) группалар ва қўшбоғли группалар =C =C = ; —N=N—; —N=N—О— сақлаган органик моддалардир. Бундай моддаламинг дипол моментларининг юқорилиги молекулалараро тортишув кучларининг кучли бўлишига олиб келади. Уларда молекулалар параллел жойлашиши сабабли бу моддалар шундай ўзига хос хусусиятга эгадир. Суюқ кристаллар смектик, нематик ва холестерик турларга бўлинади.
Смектик (тозаловчи, ювувчи) суюқ кристаллар кетма-кет жойлашган ясси қатламлардан иборат бўлиб, улар бир текислик бўйлаб силжийдилар. Улар ўртасидаги масофа кристалл ҳолатдагидан катта бўлиб, юқори температурага етганда тиниқ суюқ ҳолатга ўтади.
Нематик (ипсимон, толасимон) суюқ кристаллар оқувчан бўлиб, ўзига хосрангга эга, ипсимон тузилишга эга моддалардир.
Холестерик суюқ кристаллар ёруғлик нури таъсир эттирилганда, уни қайтариш хоссасига эга бўлиб, бу хусусият қават-қават жойлашган 500—5000 та молекулалар қатламидан келиб чиқади. Бундай суюқ кристаллар тузилиши узун занжирли, молекулалари турли ёъналишдаги қатламларнинг марказий ўқ атрофида бир томонга бурилиб жойлашиши туфайли ҳосил бўлган спиралдан иборатдир. Спиралдаги ҳар бир бурилиш “қадам” дейилади. Шу тузилиш сабабли суюқ кристаллар ёрағлик нурларини турлича қайтаради. Бу кристаллар температурага ҳам сезгир бўлиб, кичик температура ўзгаришини аниқлашга ёрдам беради.
Чунки улардаги турли рангнинг ўзгариши (энергия ўзгариши) температура ўзгариши билан боғлиқ бўлиб, у 0,1°C дан 40°C гача бўлган оралиқда рўй беради. Холестерик кристалламинг температура ўзгариши соҳаси 3°C атрофида бўлгани учун, бу моддалар ёрдамида тери сиртини термографик ўрганиш мумкин. Қон томирларида тиқин (тромблар) ҳосил бўлишини аниқлаш мумкин. Қон томирида тромба ҳосил бўлса, қон томирининг шу ерида температура юқори бўлгани учун, терига суртилган суюқ кристалл кўк рангга киради.
Шундай усул билан кўкрак бези раклари, металл буюмлардаги жуда кичик камчиликлар, металларни пайвандлашда ёъл қўйилган хатоликлар ҳам аниқланади. Термометрларда холестерик суюқ кристаллар ишлатилганда температурага қараб турли рангдаги рақамламинг пайдо бўИиши ҳам шунга асосланган. Рақамли соатлар ва микрокалькуляторламинг экранларида нематик тузилишли кристаллар ишлатилади. Нематик кристаллар оқувчан, лекин молекулалари юқори қутбланганлиги сабабли, улар қайта ориентацияланиши учун жуда кам электр майдони етарли бўлади.
Энергиянинг озгина ўзгариши молекулалар ориентациясини ўзгартиради ва бу улар оптик хоссасининг ўзгаришига олиб келиб, экрандаги информация рақамлар кўринишида пайдо бўлади. Рақамлар ўзгариши кварц кристаллари орқали амалга оширилади, чунки уларда оз энергия таъсирида, 1 секундда 32768 марта тузилиш ўзгариши рўй беради. Кварцли соатларда ҳаракатлантирувчи механизм ёъқ, шуниси билан улар оддий механик соатлардан устун туради. Кўриниб турибдики, суюқ кристаллар ҳозирги замон ўта сезгир ва аниқ ўлчов асбоблари (тарози, соатлар, бошқа жиҳозлар), радиотехника, электроника саноатида жуда кенг қўлланилаётган муҳим кимёвий моддалардир.