Кристаллохимия изучает связь между атомным строением (структурой) кристаллов и их физическими, химическими и геометрическими свойствами.

Одно из основных положений кристаллохимии, сформулированное в 1801 г. (закон Гаюи), говорит о том, что все химически однородные вещества характеризуются определенной кристаллической формой, а любое изменение химического состава вещества приводит к изменению его кристаллической структуры и формы. Немного позднее (1819 г.) Э. Митчерлих установил, что два химически различных вещества KH2PO4 и KH2AsO4 — кристаллизуются в одинаковых формах (в пределах точности измерений тою времени). Спустя три года Э. Митчерлих сделал другое открытие — он показал, что одно и то же вещество при неодинаковых условиях может иметь различное кристаллическое строение. Первое явление получило название — изоморфизм, второе — полиморфизм.

Примером полиморфизма являются алмаз и графит; оба вещества состоят из углерода (С), но их кристаллическое строение (рис. 49) различно как различны и их свойства; алмаз самый твердый из известных минералов, графит самый мягкий (оставляет след на бумаге), алмаз прозрачный, графит непрозрачный.

Большую роль в разработке теоретических основ кристаллохимии сыграло учение Е.С. Федорова о 230 пространственных группах и его кристаллохимический анализ, базирующийся на возможности определения различных веществ по их кристаллическим формам. Он обобщил огромный материал по установлению связи химического состава с морфологией природных и синтетических кристаллов.