Cristalografía


Cristales de sulfato de cobre
Cristales de sulfato de cobre

La regularidad geométrica de minerales y sustancias químicas había sido observada desde muchos siglos atrás, sin embargo, su relación con la composición no fue sugerida hasta el siglo XVII. Efectivamente, la disposición molecular determina la celda unidad, y al crecer la sustancia toma una determinada forma cristalina. Sin embargo, no quiere decir que el cristal tenga exactamente la forma geométrica de la celda unidad, ya que el crecimiento suele verse afectado por impurezas e imperfecciones.

La proyección estereográfica es un sistema de representación en el que se proyecta la superficie de una esfera sobre un plano mediante un conjunto de rectas que pasan por un punto, llamado foco. Para representar la Tierra se suele emplear la proyección cilíindrica o Mercator, pero en los mapas de zonas polares es frecuente la proyección estereográfica. Si situamos el cristal dentro de una esfera, en el que cada cara aparece como un punto de corte con el plano ecuatorial, los puntos de intersección son independientes del tamaño relativo, y la simetría de estos puntos muestra la verdadera simetría del cristal.

La estructura de un cristal o estructura cristalina es la forma sólida de ordenación en las tres dimensiones del espacio de los átomos, moléculas, o iones. Esta disposición se repite en un patrón formando una red tridimensional. El físico francés A. Bravais, en el siglo XIX, demostró que para establecer las simetrías posibles de las redes tridimensionales son necesarias 14 celdillas elementales, denominándose, en su honor, celdillas de Bravais, que en una disposición infinita forman las redes de Bravais.

Un cristal es simétrico porque es periódico, ya que la celda unidad se repite tridimensionalmente. La simetría puede variar tanto en el plano como en el espacio. Con la rotación, aparecen planos y ejes de simetría.

La longitud de onda de los rayos X es muy pequeña, similar al radio atómico, por lo que estos son difractados por los electrones de los átomos. La estructura periódica de los cristales, con la dispersión de los rayos X en direcciones determinadas y amplificación por interferencia constructiva, origina un patrón de difracción que permite conocer la naturaleza del cristal, por lo que esta técnica es muy empleada en la identificación de las sustancias cristalinas, conociéndose como cristalografía de rayos X o difracción de rayos X en cristales y minerales.

Las ramas de la cristalografía son la cristalografía geométrica, la cristalofísica y la cristaloquímica. Ésta última tiene como objeto del conocimiento el estudio de la composición y estructura de los átomos y moléculas que componen un cristal, de forma que se obtenga información química sobre el mismo.

Las estructuras cristalinas están determinadas por la ordenación de átomos o moléculas en un cristal, según la forma de empaquetamiento. Esta disposición, llamada Redes de Bravais, es invariante. Desde el punto de vista de un plano la red puede ser oblicua, cuadrada, hexagonal, rectangular o rectangular centrada. Y desde el punto de vista tridimensional un sistema cristalino puede ser triclínico, monoclínico, ortorrómbico, tetragonal, romboédrico, hexagonal o cúbico.


1. Morfología cristalina

- Lectura: UNED-Cristamine. Introducción a la morfología cristalina




2. Proyección estereográfica

- Lectura: UNED-Cristamine. Proyección estereográfica




3. Ordenamiento interno de los cristales

- Lectura: Universidad de Oviedo - OCW. Periodicidad, redes cristalinas, símbolos y notaciones




4. Simetría de la estructura cristalina

- Lectura: Universidad de Oviedo - OCW. Simetría y redes (pdf)



- Práctica virtual y aplicación: Gemología MLLopis. Cristalografía

En esta última web se pueden observar en tres dimensiones los sistemas cristalinos y la estructura de los cristales. Se necesita un complemento JAVA.


5. Difracción de rayos X

- Lectura: Universidad de Oviedo - OCW. Aplicación de los rayos X en cristales y minerales




6. Cristaloquímica

- Lectura: Ramas de la Química. Cristaloquímica




7. Estructuras cristalinas

- Lectura: Wikipedia. Redes de Bravais




Para saber más y ampliar conocimientos

- Lectura: Metalurgia e Ingeniería de los Materiales. Estructuras cristalinas
- Lectura: Universidad de Valladolid. Estructura cristalina (pdf)
- Curso OCW: Universidad de Oviedo. Cristalografía y mineralogía
- Lectura: Wikipedia. Cristalografía
- Lectura: Wikipedia. Cristalografía de rayos X
- Vídeo: Abraham Arana. Proyección Estereografica- Barzola
- Vídeo: Eduardo Páez. Estructuras cristalinas
- Vídeo: Lucas Castro Martínez. Direcciones y planos cristalográficos
- Vídeo: PEDECIBA25. ¿Qué es un cristal?


Introducción a la Geología, Mineralogía y Petrología

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