1. 결정과 결정형
광물결정은 원자와 이온들의 규칙적인 배열에 따라서 이루어집니다. 결정은 일반적으로 "결정면(face)"이라고 불리는 평탄한 면에 둘러 쌓여 있는데 서로 평행하지 않은 구 결정면이 만나서 이루는 선을 능(edge)이라고 합니다.
세개 이상의 능이 만나면 하나의 점이 생기는데 이를 우각(comer)이라고 합니다. 결정면과 능, 그리고 우각을 결정의 3요소라고 합니다. 결정들은 이와 같은 3요소의 수와 종류에 따라 여러 형태를 나타냅니다. 결정면(f), 능(e), 그리고 우각(c) 사이에는 f+c=e+2의 관계가 성립합니다.
결정형은 결정의 외형을 의미하며 암석 현미경을 사용하여 광물을 구별하는 기초가 됩니다. 하지만 서로 다른 광물들도 동일한 결정형과 격자구조를 나타내기도 합니다. 광물이 자유로운 환경에서 성장을 한 경우에는 완전한 형태의 결정을 이루는 게 이것을 "자형(euhedral)"이라고 합니다.
반면 제약된 환경 하에서 결정형이 부분적으로만 이루어진 경우를 "반자형(subhedral)"이라고 하며 결정형을 전혀 이루지 못한 경우를 "타형(anhedral)이라고 합니다.
2. 결정의 대칭과 결정계
결정의 외형은 특이한 대칭(symmetry) 현상을 통하여 다른 결정들을 분류할 수 있습니다. 결정의 대칭요소에는 대칭면, 대칭심, 대칭축등이 있습니다. 결정의 형태가 다르더라도 동일한 광물은 항상 동일한 대칭요소들을 유지하고 있는데 이를 "대칭의 법칙"이라고 합니다.
대칭면(plane of symmetry)은 한 평면을 따라 결정을 양쪽으로 나누었다고 가정했을 때 양쪽의 결정면, 능, 우각들이 서로 대응하는 위치에 있는 절단면을 말합니다. 그리고 결정을 지나는 하나의 직선을 축으로 하여 결정을 회전시켰을 때 동일한 형태가 반복되어져서 나타날 경우 이 축을 대칭축(axis of symmetry)이라고 합니다.
끝으로 결정의 중심을 지나는 임의의 직선을 그었을 때 그 직선 위에 중심으로부터 같은 거리에는 결정의 각부분이 똑같이 반복될 때 이 결정의 중심을 대칭심(center of symmetry)이라고 합니다.
공간상의 입체인 결정이 갖는 결정면, 능, 우각의 위치를 체계적으로 나타내기 위하여 최소한 결정을 통과하는 3개의 기준 축을 설정합니다. 이 기준 축들을 모두 결정의 중심을 통과하는데 이것을 결정축(crystallographic axis)이라고 합니다.
일반적으로 하나의 결정을 나타내기 위한 결정축들은 결정이 각는 대칭축들과 일치합니다. 결정축은 보통 3개이며 두 축이 만나서 이루는 각을 축각(axial angle)이라고 합니다.
이러한 결정축과 축각들 사이의 관계에 따라 모두 6가지의 결정구조의 형태가 구성되고 이를 6정계(crystal system)라고 합니다.
3. 유질동상과 동질이상
화학조성은 다르나 동일한 결정구조(능면체)를 갖는 광물들을 유질동상(isomorphism)이라고 합니다. 이와 반대로 화학조성은 같지만 결정구조가 서로 다른 경우를 동질이상(polymorphism)이라고 하며 광물의 결정구조나 외형은 그대로 유지하면서 화학조성이 일정한 범위에서 변화하는 광물들을 고용체(solid solution)라고 합니다.
4. 광물의 성질
광물을 화학적 조성이 일정하고 구성 원자들이 규칙적으로 배열되기 때문에 광물의 종류에 따라 각각 독특한 물리적, 화학적, 광학적 특성을 나타냅니다. 같은 광물은 기원에 관계없이 이러한 특성들이 일정하게 유지되므로 서로 다른 광물들을 구별하는 중요한 기준이 됩니다.
광물의 물리적 성질에는 색이나 조흥색, 광택, 투명도와 같은 빛에 따른 성질과 쪼개짐(cleavage)과 깨짐(fracture), 경도(hardness), 점착성(tenacity) 등 원소들의 응집력에 따른 성질이 있습니다. 이중 경도는 마찰에 대한 저항도를 말하며 "Mohs 경도계"에 따라 상대적인 경도를 나타냅니다. 이 외에도 용융점이나 해리점(dissociation point)과 같은 열에 따른 성질과 전기적, 자기적 성질 및 비중 등이 광물의 물리적 성질에 속합니다.