1.2 CRISTAL.
Porción homogénea de materia con una estructura atómica
ordenada y definida y con forma externa limitada por superficies planas y
uniformes simétricamente dispuestas. Los cristales se producen cuando un líquido
forma lentamente un sólido; esta formación puede resultar de la congelación
de un líquido, el depósito de materia disuelta o la condensación directa de
un gas en un sólido. Los ángulos entre las caras correspondientes de dos
cristales de la misma sustancia son siempre idénticos, con independencia del
tamaño o de la diferencia de forma superficial.
La mayor parte de la materia sólida muestra una
disposición ordenada de átomos y tiene estructura cristalina. Los sólidos sin
estructura cristalina, como el vidrio, son amorfos. Debido a su estructura, son
más parecidos a un líquido que a un sólido. Se conocen como líquidos
superenfriados.
1.2.1
Condiciones de formación
Los mismos líquidos, que se solidifican lentamente en
las profundidades de la Tierra para formar granito, son expulsados a veces en
forma de lava a la superficie donde se enfrían muy rápido formando una roca vítrea
llamada obsidiana. Si el enfriamiento es algo más lento, se forma una roca
llamada felsita; su estructura es cristalina, pero con cristales demasiado pequeños
para ser vistos sin microscopio. Una estructura así se llama criptocristalina o
afanítica. Un enfriamiento aún más lento produce una roca de estructura porfídica,
en la que algunos cristales son suficientemente grandes para ser visibles; esta
roca, que puede tener la misma composición que la obsidiana, la felsita o el
granito, se llama riolita.
El granito, la riolita y la felsita no son homogéneos
y por tanto no pueden ser un único cristal; son, sin embargo, rocas
cristalinas. Cada uno de los constituyentes minerales de estas rocas está
presente en forma de cristales que, aun siendo pequeños, son homogéneos. Las
sustancias que se solidificaron primero durante el enfriamiento de la roca
fundida muestran la disposición usual de las caras de sus cristales. Las que se
solidificaron después, por tener una menor temperatura de congelación, se
vieron obligadas a ocupar los intersticios libres y, por tanto, su aspecto
externo está deformado.
La tendencia que provoca la formación de cristales
homogéneos a partir de mezclas líquidas, se puede aprovechar para purificar
muchas sustancias cristalinas. Los químicos usan este método con frecuencia.
En particular, los compuestos orgánicos, se purifican casi siempre por
recristalización
En algunos grupos minerales, ciertos iones de un
elemento pueden sustituirse por iones de otro, dejando la misma estructura
cristalina pero formando algo que se puede considerar como una serie de
disoluciones sólidas. Estos grupos, en los que hay un rango de composiciones químicas
entre extremos puros de distinto material, se llaman isomorfos. Un ejemplo es la
variedad de feldespato llamada plagioclasa, que contiene una serie completa, con
composiciones que varían desde el aluminosilicato de sodio puro (albita) hasta
el aluminosilicato de calcio puro (anortita). Otros grupos minerales que forman
series isomorfas incluyen el apatito, la baritina, la calcita y la espinela.
El crecimiento cristalino se inicia cuando un cristal
diminuto que se haya formado extrae de su entorno más material de su misma
constitución. A veces, en ausencia de este primer cristal, o semilla, la
cristalización no se produce, y la solución queda supersaturada, del mismo
modo en que un líquido bajo su punto de solidificación está superenfriado.
Cuando se produce una sustancia orgánica nueva, suele ser difícil formar el
primer cristal salvo que se encuentre una sustancia isomórfica. La tendencia a
la cristalización disminuye con la viscosidad creciente del líquido; si una
disolución queda muy supersaturada o superenfriada se hace muy viscosa, y la
cristalización deviene casi imposible. Un enfriado o una evaporación adicional
del solvente produce primero un jarabe y luego un vidrio. (Vease anexo 1)
Algunas sustancias tienen una fuerte tendencia a
formar semillas cristalinas. Si una disolución de estas sustancias es enfriada
lentamente, unas pocas semillas crecen en grandes cristales; pero si se enfría
rápidamente, se forman numerosas semillas y crecen sólo cristales pequeños.
La sal de mesa, purificada industrialmente por recristalización, está
compuesta por muchos cristales cúbicos perfectos apenas visibles; la sal de
roca, formada por lentos procesos geológicos, contiene cristales enormes con la
misma forma cristalina cúbica.
El estudio del crecimiento, la forma y la geometría de los cristales se llama cristalografía. Cuando las condiciones son favorables, cada elemento o compuesto químico tiende a cristalizarse en una forma definida y característica. Así, la sal tiende a formar cristales cúbicos; pero el granate, que ocasionalmente forma también cubos, se encuentra con más frecuencia en dodecaedros (sólidos con 12 caras) o triaquisoctaedros (sólidos con 24 caras). A pesar de sus hábitos diferentes (formas de cristalización), la sal y el granate cristalizan siempre en la misma clase y sistema. En teoría son posibles treinta y dos clases cristalinas; pero sólo una docena de clases incluye a casi todos los minerales comunes, y algunas clases nunca se han observado. Las treinta y dos clases se agrupan en seis sistemas cristalinos, caracterizados por la longitud y posición de sus ejes (líneas imaginarias que pasan por el centro del cristal e intersectan las caras definiendo relaciones de simetría en el cristal). Los minerales de cada sistema comparten algunas características de simetría y forma cristalina, así como muchas propiedades ópticas importantes.
Sugerencias
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Nicolas Serna Machado
