Morfología de los cristales

Química. Materiales. Elementos. Goniometría. Ley de Steno. Simetría. Caras. Parámetros. Ley de Haüy

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TEMA 2: MORFOLOGÍA DE LOS CRISTALES I.

Es la parte que se encarga del estudio de la forma de los cuerpos cristalinos.

Los elementos del cristal son:

Geométricos o elementos reales: aristas, vértices y caras.

Ideales: elementos de simetría y cristalografos.

Elementos reales.

-Caras: son planos considerados como el lugar geométrico de las partículas donde la estructura interna cristalizada y la estructura del medio están en equilibrio. Son por tanto, planos reticulares.

-Aristas: son rectas terminales del cristal, producidas por intersección de dos caras. Son por tanto, filas de nudos.

-Vértices: son puntos donde concurren más de dos caras, son nudos de las redes cristalinas.

Estos elementos están ligados por el teorema de Euler:

Nº caras + Nº vértices = Nº de aristas +2

GONIOMETRÍA. LEY DE STENO.

El estudio de la simetría y medida de los ángulos que forman entre sí las caras de un cristal, determina el tipo de mineral o sustancia química a que dicho mineral pertenece.

A mediados de los años 60 Steno establece que los ángulos de caras equivalentes de la misma sustancia son constantes ( deducido de la observación, midiendo los ángulos entre dos caras consecutivas)

Un siglo más tarde fue comprobado en muchos casos. La ley de Steno o ley de constancia de ángulos nos dice que en los cristales de igual especie cristalina, el tamaño, la forma de las caras y la distancia que las separa puede ser distinta pero los ángulos diedros que forman caras homologas son iguales.

A igual distancia le corresponde igual morfología. Se traduce de la constancia de los ángulos en las caras homologas.

La medida de estos ánulos se realiza con goniómetros ( fotocopia 12), pueden ser más sencillos con un semicírculo graduado y una regla que coincida con el centro llamado goniómetro de contacto sencillo. O algunos más complicados como: goniómetro de reflexión de limbo vertical, de limbo horizontal...

Con este aparato vamos a medir los ángulos complementarios que es igual que los ángulos que forman las perpendiculares de las caras y recibe el nombre de ángulo polar.

El goniómetro de contacto, se utiliza para medir ángulos entre caras de cristales de tamaño normal, la medida obtenida no es muy precisa. Para obtener mayor precisión usamos otros goniómetros, los de reflexión que son: limbo vertical, limbo horizontal, teodolimbo.

Sostenemos el cristal en una cabeza e incidimos sobre él, un haz luminoso sobre una de las caras cuyo ángulo queremos medir, lo observamos mediante el anteojo. A continuación giramos el limbo y lo colocamos en posición de la otra cara hasta que se produzca la reflexión y así repetidamente obtendremos el ángulo medido, la diferencia entre las medidas nos va a dar el ángulo polar.

Elementos ideales.

Sirven para fijar la posición de los elementos en el espacio.

- Ejes cristalográficos: son tres ejes coordenados que sirven para fijar los elementos en el espacio. Se toman paralelas a la arista de la celda elemental. Son rectas que se cortan en un punto que pasa por el centro del cristal y son:

  • transversal (y) y su traslación fundamental es B

  • vertical (z) y su traslación fundamental es C

  • frontal (x) y su traslación fundamental es A

  • - Centro de ejes: coincide siempre con el centro geométrico del cristal.

    - Planos de simetría: se forman por dos de los ejes y son:

  • plano frontal ( y, z)

  • plano hexagital ( x, z)

  • plano vertical ( x, y)

  • ELEMENTOS DE SIMETRÍA.

    - Ángulos axiales: formados por los ejes de dos en dos.

  • ð (y, z)

  • ð (x, z)

  • γ ( x, y)

  • - Constante cristalográfica: conjunto de los tres ángulos axiales y los tres parámetros unidad. Son constantes y característicos para cada especie mineral

    - Cruz axial: representación gráfica de los parámetros axiales o constantes cristalográficas.

    ORIENTACIÓN Y PARÁMETROS DE LAS CARAS DE UN CRISTAL.

    Un cristal podemos definirlo en función de las caras que lo forman y estas podemos fijarlas con respecto a los tres ejes cristalográficos. Una cara es un plano retícular y esta queda definida por tres puntos. Todos los planos o caras paralelas a ella, una vez tenemos uno los demás ya quedan definidos.

    Los valores a los que corta una cara a los ejes, se llaman “parámetros de la cara”: A, B y C. De igual manera a la celda unidad, aquí encontramos “cara unidad” que corta a los ejes en valores mínimos.

    Notación paramétrica: La expresión de los tres parámetros del plano escrito por orden: antero posterior, trasverso y vertical, se encuentran entre paréntesis y con comas. ( OX, OY, OZ ): ( 4 a, 2b, 4c )

    Las caras respecto a los ejes cristalográficos pueden tener 3 posiciones:

    • piramidal, cortan los tres ejes.

    • prismática, cortan dos ejes y es paralelo al tercero. Toman el nombre del eje que no cortan.

    • Pinacoidal, cortan a un eje y es paralelo a los otros dos. Toman el nombre del eje que cortan.

    LEY DE HAÜY

    Es una ley empírica, realiza un gran número de medidas sobre especies cristalinas. Lo hizo en el siglo XVIII y años más tarde fue verificada. Y dice: “La relación entre los parámetros de cualquier cara y la cara unidad es racional y generalmente sencilla.”

    Esta ley se llama también como: principio de racionalización de parámetros.