L’état cristallin est caractérisé par un arrangement ordonné de la matière : la structure d’un cristal, supposé parfait, repose sur la répétition périodique dans l’espace d’un atome ou groupe d’atomes.

Exemple d’un cristal de sel gemme ou halite
Formule chimique : NaCl.

Un cristal de sel gemme est composé d’ions de sodium [Na+] et d’ions de chlore [Cl-], assimilables à des sphères dont les rayons dépendent du nombre d’électrons orbitaux.

Lors de la cristallisation, ils vont occuper des positions déterminées : chaque ion Na+ est entouré de six ions Cl- et inversement chaque ion Cl- est encadré par six ions Na+.
L’édifice résultant est ordonné selon un motif cubique, qui, répété indéfiniment représente le cristal.

Cette unité de répétition de la matière cristalline est appelée maille élémentaire.
Seuls les rayons X démontrent l’existence de la maille élémentaire dont les dimensions sont de l’ordre de quelques Angströms (1 Angström = 0,000 000 01 centimètre).

Ainsi, pour former un cristal de sel gemme de 5 mm d’arête, il faudra 10 000 000 de cubes élémentaires.