Cristalografía
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Cristalografía. Ciencia que se dedica al estudio y resolución de estructuras cristalinas.
Sumario
Historia
Es la ciencia que estudia los cuerpos cristalinos (griego: Kristallos + grafo = cristal + descripción) Los griegos ya determinaron al agua helada como cristal. Al cuarzo transparente se le llama cristal rocoso, que se formaba cuando el agua se congelaba y se petrificaban. Esta interpretación fue válida hasta la Edad Media.
Hoy en día cristal es todo mineral con formas poliédricas.
Los primeros investigadores buscaban una utilización industrial, y fueron los filósofos los primeros en tener curiosidad por los minerales, pensando que tenían poderes curativos (300-200 a.C.) Perilitón fue el primero en descubrir la angulosidad de los cristales. En 60 d.C. un farmacéutico habla de las formas poliédricas, también habla de la cristalización del sulfato y la especial rotura de algunos minerales. En esa época otro autor habla de las caras hexagonales del cuarzo, un peculiar tipo de yeso que aparece en forma de cabello.
El 1er texto serio escrito aparece sobre 1556 por George Agricola, en una de sus obras “De Natura Fossilium” donde reconoció la importancia de las formas geométricas.
A partir del siglo XVI empieza a aparecer como ciencia. Kepler hace un estudio de los cristales de nieve, los cuales fueron seguidos por Cook, midiendo la distancia entre ángulos. Steno dedujo la “ ley de constancia de ángulos” diedros, empleando términos usados hoy en día. Y ya aparece como ciencia.
Romé de L´Isle conoce un catálogo de minerales, a partir del cual, fundamenta la existencia de formas regulares propias de los minerales.
Häy habla de la esfoliación, rompiendo varias veces la calcita forma láminas cada vez más pequeñas. Dice que cada mineral tiene un núcleo “forma primitiva”, por la exfoliación podemos encontrarla “molécula elemental” que tendrá la composición del mineral; él decía que estaba formada por un múltiplo de esa molécula elemental. Estas moléculas están colocadas de forma ordenada.
Tipos de cristalografía
Cristalografía elemental
Los cristales son considerados como agregados de esa molécula elemental:
- Escuela alemana Weús-Miller se estudia desde la matemática.
- Escuela francesa se estudia desde lo experimental.
Los fenómenos isomorficos (composición varia y la forma permanece) y polimorfos (igual composición y distinta forma) fueron descubiertos en el siglo 19 y llevará a la teoría de las redes cristalinas de Bravais.
Cristalografía roetnográfica
Sobre 1910, se pensó en los cristales para la difracción de los rayos X y aparece la teoría de las redes moleculares. Consideran el cristal formado por partículas ordenadas. Un año después Bravais simplifica este estudio llevándolo a las matemáticas.
Cristalografía estructural
Se reúne la escuela alemana y francesa, definiendo las redes y estableciendo el estudio de medios cristalinos. Combinando los elementos en el espacio. En el cristal tiene tanta importancia la materia como la ordenación. Barlow también habla de esferas, los átomos, empaquetados donde hay huecos, y también habla de los enlaces. Los cristales van a depender de los átomos que los formas y los enlaces que los unen. Los átomos están empaquetados de forma ordenada.Desde los años 50 se da más importancia a la estructura.
La cristalografía la dividimos en:
Estructural : analiza la estructura de los motivos (átomos, moléculas,...)
Geométrica : estudia el ordenamiento de los motivos, se ocupa de la forma externa.
Características de la cristalografía
La cristalografía es la ciencia dedicada al estudio de los cristales, que son todos los minerales que, espontáneamente, se presentan en la naturaleza definidos en estructuras geométricas. En la cristalografía es muy importante la llamada “ley de constancia de los ángulos diedros”, que, como característica general de los cristales, establece que bajo la misma temperatura, los ángulos que forman las caras de los cristales de una misma especie, son siempre los mismos. Debido a esta característica, los diversos cristales pueden ser clasificados, sin importar lo confuso que pueda ser el aspecto exterior de cada uno.
La mayoría de los minerales adoptan formas cristalinas cuando se forman en condiciones favorables. La cristalografía es el estudio del crecimiento, la forma y la geometría de estos cristales.
La disposición de los átomos en un cristal puede conocerse por difracción de los rayos X. La química cristalográfica estudia la relación entre la composición química, la disposición de los átomos y las fuerzas de enlace entre éstos. Esta relación determina las propiedades físicas y químicas de los minerales.
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, mientras que el granate, que a veces forma también cubos, se encuentra con más frecuencia en dodecaedros o triaquisoctaedros. A pesar de sus 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 incluye prácticamente a todos los minerales comunes y algunas clases nunca se han observado. Estas treinta y dos clases se agrupan en seis sistemas cristalinos, caracterizados por la longitud y posición de sus ejes. Los minerales de cada sistema comparten algunas características de simetría y forma cristalina, así como muchas propiedades ópticas importantes.
Parte de la cristalografía
La cristalografía puede estudiarse en muchos niveles, pero no importa cómo sea, elemental o a profundidad la discusión del tema que se tenga, siempre será en algo de geometría y más aún en geometría sólida. Pero si se medita sobre lo cotidiano, es clara la evidencia con que se usa la geometría; cuando se usa el paraguas, cuando se entrega el correo o cuando se trabaja en la computadora.
La geometría simplemente trata con relaciones espaciales. En dichas relaciones se ha familiarizado, aunque no se ha profundizado. La palabra importante aquí es "familiar". Se trata esta serie de artículos para ayudar a familiarizarse y, por consiguiente estar más cómodo, con la geometría involucrada con el estudio de formas cristalinas.
La cristalografía se puede dividir en 3 secciones:
Las dos últimas involucran las relaciones de la forma cristalina (geométrica) en las propiedades físicas y químicas de cualquier mineral dado.
Elementos de simetría
Las celdas fundamentales de un cristal presentan elementos de simetría, que son:
- Eje de simetría: es una línea imaginaria que pasa a través del cristal, alrededor de la cual, al realizar éste un giro completo, repite dos o más veces el mismo aspecto. Los ejes pueden ser: monarios, si giran el motivo una vez (360º); binarios, si lo giran dos veces (180º); ternarios, si lo giran tres veces (120º); cuaternarios, si lo giran cuatro veces (90º); o senarios, si giran el motivo seis veces (60º).
- Plano de simetría: es un plano imaginario que divide el cristal en dos mitades simétricas especulares, como el reflejo en un espejo, dentro de la celda. Puede haber múltiples planos de simetría. Se representa con la letra m.
- Centro de simetría: es un punto dentro de la celda que, al unirlo con cualquiera de la superficie, repite al otro lado del centro y a la misma distancia un punto similar.
- Sistemas cristalinos: todas la redes critalinas, al igual que los cristales, que son una consecuencia de las redes, presentan elementos de simetría.Si se clasifican los 230 grupos espaciales segun los elementos de simetria que poseen, se obtienen 32 clases de simetria (cada una de las cuales reune todas las formas cristalinas que poseen los mismos elementos de simetria)es decir, regular o cubico, tetragonal, hexgonal, romboedrico rombico, monoclínico y triclínico.
- Hábito cristalino: es el aspecto que presenta un cristal como consecuencia del diferente desarrollo de sus caras.
- Hábito acicular: cristales con gran desarrollo de caras verticales. Tienen aspecto de agujas.
- Hábito honojoso: cristales con aspecto de hojas por el gran desarrollo de las caras horizontales.
Fuente
- Marcos Pascual, Celia. Cristalografía y Mineralogía. Tema I. Introducción a la Cristalografía y Mineralogía. Disponible en: "ocw.uniovi.es". Consultado: 18 de julio de 2012.
- Foro: ¿Qué estudia la Cristalografía?. Disponible en: "mx.answers.yahoo.com". Consultado: 18 de julio de 2012.
- Artículo: Tema I: Cristalografía: Definición y conceptos básicos. Disponible en: "html.rincondelvago.com". Consultado: 18 de julio de 2012.
- Marcos Pascual, Celia. Cristalografía geométrica. Tema III: Simetría y redes. Disponible en: "ocw.uniovi.es". Consultado: 18 de julio de 2012.
- Marcos Pascual, Celia. Cristalografía geométrica. Tema V: Grupos especiales. Disponible en: "ocw.uniovi.es". Consultado: 18 de julio de 2012.
