Основными типами кристаллических структур являются атом­ные, металлические, ионные и молекулярные решетки.

Атомное строение имеют простые полупроводники (Gе, Si, Sе и др.), в узлах решетки которых находятся атомы. Химическая связь между атомами – ковалентная. Она имеет ярко выраженную направленность, в результате чего атомы устанавливаются не только на определенном расстоянии друг от друга, но и образуют определенную конфигурацию элементарной ячейки. В атомном кристалле нельзя, выделить какую-то группу атомов и считать ее молекулой. В данном случае весь монокристалл можно рассматривать как одну гигантскую молекулу.

Металлическую структуру имеют металлические проводники и ферромагнетики и металлические КМ. В узлах кристаллической ре­шетки металлов расположены положительно заряженные ионы, а часть валентных электронов, отщепившихся от атомов, становятся свободными. Свободные электроны обобществляются (коллективизируются), образуя электронный газ, который взаимодействует с положительными ионами металла и связывает их в прочную систему. Химическая связь в металлах обусловлена одновременным взаимодействием как кулоновских сил притяжения между коллективизированными электронами и положительными ионами, находящимися в узлах кристаллической решетки, так и обычных ковалентных связей. Эта химическая связь называется металлической связью. Под дейст­вием металлической связи положительные ионы располагаются в металлах на некотором равновесном расстоянии друг от друга, соот­ветствующем минимальному потенциалу энергии системы, образуя кристаллическую решетку.

Благодаря сферическому распределению заряда ионов металла возникает возможность максимальной плотности упаковки их в металлических кристаллах, поэтому образуются решетки ГЦК, ГПУ. Наличие незанятых энергетических уровней валентных электронов в металлических кристаллах обусловливает их высокую электро- и теплопроводность, высокую отражательную способность световых лучей (металлический блеск). Наличие «электронного газа» и сферической симметрии заряда ионов обусловливает и такое важное свойство, как пластичность металлов. Прочность металлов в большинстве случаев высокая и особенно высока у переходных металлов.

Ионное строение имеют, например, неорганические диэлектриче­ские материалы. В узлах решетки ионных кристаллов чередуются по­ложительно и отрицательно заряженные ионы. Ионы расположены так, что силы кулоновского притяжения между ионами противопо­ложного знака равны силам отталкивания их электронных оболочек. При нормальной температуре ионы относительно прочно удержива­ются в узлах решетки, поэтому электропроводность ионных кристал­лов ничтожно мала; она осуществляется за счет дефектов строения и ионов примеси.

Когда атом какого-либо химического элемента теряет электрон, превращаясь в положительный ион, его размер существенно умень­шается. И наоборот, размер атома существенно увеличивается, если он приобретает электрон. Катионы (положитель­ные ионы) обычно имеют меньшие размеры, чем анионы (отрицательные ионы), поэтому при росте ионного кристалла катио­ны размещаются в «пустотах», образованных в результате плотной упаковки более крупных частиц – анионов. В целом образуется кри­сталлическая структура с плотной упаковкой решетки ионами.

Молекулярное строение имеют диэлектрические материалы и по­лимерные ЭТМ и КМ. В отличие от рассмотренных кристал­лических структур, имеющих в узлах решетки небольшие по разме­рам частицы (атомы или ионы), объединенные между собой с помощью химической связи, молекулярные кристаллы, во-первых, имеют намного большие по размерам частицы – молекулы и, во-вторых, молекулы взаимодействуют между собой с помощью межмо­лекулярных сил. Большие размеры молекул существенно влияют на плотность их упаковки в твердом теле.

Представителями тел с таким типом связи являются Н₂, N₂, СO₂, Н₂О, СН₄ в закристаллизованном (твердом) состоянии. Кристаллы этих тел состоят из молекул, между которыми действуют слабые силы Ван-дер-Ваальса, природа которых следующая.

1) если молекулы вещества являются электрическими диполями (Н₂О), то расположением их друг относительно друга так, чтобы плюс одного диполя примыкал к минусу другого, достигается минимум потенциальной энергии. Такой тип взаимодействия называется ориентационным;

2) неполярные в обособленном состоянии молекулы некоторых веществ в конденсированном состоянии обладают высокой поляризуемостью (концентрация электронов в атоме перестает обладать сферической симметрией). Поэтому создается возможность удерживания рядом расположенных молекул, как и при ориентационном взаимодействии. Такое взаимодействие называется индукционным или поляризационным. Из технических материалов полярная связь между макромолекулами наблюдается в полимерных материалах.

Связь между частицами в макромолекулах в твердом полимере ковалентная. Это вызывает резкое изменение свойств полимерного материала вдоль и поперек направления макромолекул, что должно учитываться при использовании этих материалов. Представление о полярной связи имеет большое значение для понимания таких явлений, как коррозия металлов, разрушение материала от действия поверхностно-активных веществ и др.