Cristalografía

Minerales. Material. Cristalización. Estructura interna. Sistemas cristalinos

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CRISTALOGRAFIA

Los minerales con pocas excepciones poseen la distribución interna ordenada características del estado sólido. Cuando las condiciones son favorables, pueden estar limitados por caras planas y pulidas, e incluso adquirir formas geométricas regulares conocidas como CRISTALES. Un cristal entonces, es un sólido homogéneo o casi homogéneo que posee un orden interno; es un material sólido cuyos elementos constitutivos se repiten de manera ordenada y paralela y cuya distribución en el espacio muestra ciertas relaciones de simetría. El estudio de estos cuerpos y las leyes que gobiernan su crecimiento, forma eterna y estructura interna se denomina CRISTALOGRAFIA.

CRISTAL: material sólido cuyos elementos constitutivos se repiten de manera ordenada y paralela y cuya distribución en el espacio muestra ciertas relaciones de simetría.

Por tanto, el cristal está formado por la repetición monótona de agrupaciones atómicas paralelas entre sí y a distancias repetitivas específicas, como si se formara una red, cuya unidad individual se conoce como CELDA. La propiedad característica y definidora del medio cristalino es ser periódico.

Unas pocas formas carecen de estructura interna ordenada; se dice que son amorfas y se los designa como mineraloides.

Cristalización

Los minerales pueden haberse formado por procesos inorgánicos o con la colaboración de organismos por ejemplo azufre elementar, pirita y otros sulfuros pueden ser formado por reducción con la colaboración de bacterias. A veces los minerales forman parte de organismos como por  ejemplo calcita, aragonita y ópalo, se pueden formarse esqueletos o conchas de microorganismos e invertebrados y apatita, que es un componente esencial de huesos.

Los cristales se forman a partir de disoluciones, fundidos y vapores. Los átomos desordenados tienen una disposición al azar, pero al cambiar las condiciones de presión, temperatura y concentración, tienden a aquietarse y por ende, a juntarse, agrupándose en una disposición ordenada. A partir de una disolución, por ejemplo cloruro de sodio disuelto en agua, donde el agua comienza a evaporarse, los iones se concentran hasta que a partir de un punto comienzan a cristalizar por saturación de la solución. Si la evaporación es suficientemente lenta, estos cristales se forman grandes, en tanto que si es rápida, se generan muchos centros de cristalización, pero de pequeño tamaño. Lo mismo sucede si desciende la temperatura o si baja la presión.

Lo mismo ocurre con los minerales a partir de un magma. Cuando la temperatura es suficientemente baja, las partículas que eran libres de moverse, pierden si energía cinética y se disponen en un orden definido para formar una masa solida, cristalina.

En el magma hay muchos elementos químicos, iones y moléculas disociados. Cuando se enfría, los diferentes iones son atraídos para formar los núcleos de cristalización de los diferentes minerales.

La estructura interna de los cristales

Los cristales poseen elementos de simetría. Los elementos de simetría de un cristal son direcciones particulares que cumplen condiciones de simetría determinadas por la posición de los átomos dentro de la estructura cristalina. Los elementos de simetría simples que debemos conocer son:

  • Eje de simetría: dirección alrededor de la cual un cristal puede girar 360º pasando "n" veces por posiciones análogas. Es una línea recta que se ubica de tal manera que, al girar el cristal, toma dos o más veces la misma posición en una vuelta entera. El número "n" de posiciones se llama período del eje y puede ser de 2, 3, 4 o 6 con ángulos de rotación de 180°, 120°, 90° y 60°. Para el caso los ejes se llamarán binarios, ternarios, cuaternarios y senarios.

En la figura se ve un cristal cúbico que al girar alrededor del eje dibujado, repite cuatro veces la misma posición en una vuelta:

  • Planos de simetría: son planos que se ubican en el interior del cristal dividiéndolo en dos partes de tal manera que una de ellas se comporta con respecto a la otra como un cuerpo y su imagen en el espejo.

  • Centro de simetría: es un punto situado en forma tal que cualquier recta que lo atraviese encuentra en ambos sentidos, a igual distancia, la superficie externa del cristal.

Conocidos los elementos de simetría podemos hablar de ejes cristalográficos y cruz axial. Los ejes cristalográficos son líneas imaginarias que se cruzan en el centro de simetría y sirven para ubicar las distintas caras del cristal en el espacio. Coinciden con los ejes de simetría y en su intersección forman la cruz axial. La cruz axial responde a una relación angular y de longitud entre los ejes cristalográficos.

Las fuerzas que unen los átomos entre sí en los cristales hacen que estos adopten disposiciones geométricas específicas; la forma que adoptan depende de la cantidad y tipo de átomos involucrados. Las distancias que se repiten en las 3 direcciones pueden ser iguales o diferentes, en ángulo recto o no-ortogonal. De la combinación de los distintos elementos de simetría, surgen 32 configuraciones diferentes, que se agrupan en 6 sistemas cristalinos.

Sistemas cristalinos

Sistema isométrico o cúbico: los cristales tienen ejes de simetría perpendiculares, e iguales entre sí.

Sistema hexagonal: tiene 3 ejes horizontales de igual longitud separados entre sí 120°, siendo el cuarto vertical, de diferente largo.

Sistema tetragonal: de los 3 ejes perpendiculares, los 2 del plano horizontal tienen longitudes iguales, pero diferente del eje vertical.

Sistema ortorrómbico: tienen 3 ejes perpendiculares entre sí, de diferente longitud.

Sistema monoclínico: tienen 3 ejes desiguales, 2 de los cuales se cortan en un ángulo distinto de 90°, en tanto que tercero mantiene su ángulo recto.

Sistema triclínico: tiene 3 ejes desiguales que se cortan en ángulos distintos de 90°.

BIBLIOGRAFIA

Manual de Mineralogía de Dana, Cornelius S. Hulbut, Jr. Editorial Reverté SA

http://www.uned.es/cristamine/inicio.htm

http://www.estrucplan.com.ar/Producciones/entrega.asp?IdEntrega=448

CRISTALOGRAFIA

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