Cristal

Cristal
	sólidu, sustancia química y estado ligado (es)

En física del estáu sólidu y química, un cristal^[1] ye un sólidu que presenta un patrón de difraición non difusu y bien definíu.^[2]

La pallabra provién del griegu krystallos. Primeramente'l nome provenía de "kryos" que significa fríu, aludiendo a la formación del xelu a partir de l'agua. Darréu'l nome camudó de connotación al referise más bien a la tresparencia, polo que los griegos dieron el nome "krystallos" al cuarzu, creyendo primeramente que se trataba d'una variedá de xelu que non se licuaba a temperatura ambiente.^[3]

La mayoría de los cristales naturales formar a partir de la cristalización de gases a presión na paré interior de cuévanos predresos llamaes geodes. La calidá, tamañu, color y forma de los cristales dependen de la presión y composición de gases en felicidaes geodes (burbuyes) y de la temperatura y otres condiciones del magma onde se formen.

Anque'l vidriu suelse confundir con un tipu de cristal, en realidá nun tener les propiedaes moleculares necesaries pa ser consideráu como tal. El vidriu, a diferencia d'un cristal, ye amorfu. Los cristales estremar de los sólidos amorfos, non solo pola so xeometría regular, sinón tamién pola anisotropía de les sos propiedaes (nun son les mesmes en toles direiciones) y pola esistencia d'elementos de simetría. Los cristales tán formaos pola unión de partícules dispuestes de forma regular siguiendo un esquema determináu que se reproduz, en forma y orientación, en tol cristal y que crea una rede tridimensional. Nun cristal, los átomos ya iones atópense entamaos de forma simétrica en redes elementales, que se repiten indefinidamente formando una estructura cristalina. Estes partícules pueden ser átomos xuníos por enllaces covalentes (diamante y metales) o iones xuníos por electrovalencia (cloruru de sodiu). N'otres pallabres, los cristales podríen considerase molécules colosales, que tienen tales propiedaes, a pesar del so tamañu macroscópico. Poro, un cristal suel tener la mesma forma de la estructura cristalina que la conforma, nun siendo que fuera erosionado o tullíu de dalguna manera.

Del estudiu de la estructura, composición, formación y propiedaes de los cristales ocupa la cristalografía.

Tipos de cristales

Cristales sólidos

Aparte del vidriu y les sustancies amorfes, que la so estructura nun apaez ordenada sinón corrida, tola materia sólido atopar n'estáu cristalín. Polo xeneral, presentar en forma d'agregáu de pequeños cristales (o policristalinos) como nel xelu, les roques bien dures, los lladriyos, el formigón, los plásticos, los metales bien proporcionales, los güesos, etc., o mal cristalizaos como les fibres de madera corríes.

Tamién pueden constituyir cristales únicos de dimensiones minúscules como l'azucre o'l sal, les piedres precioses y la mayoría de los minerales, de los cualos dalgunos utilizar en teunoloxía moderna poles sos sofisticaes aplicaciones, como'l cuarzu de los osciladores o los semiconductores de los dispositivos electrónicos.

Cristales lluminosos

Dellos líquidos anisótropos (ver anisotropía), denominaos dacuando "cristales líquidos", han de considerase en realidá como cuerpos mesomorfos, esto ye, estaos de la materia entemediu ente l'estáu amorfu y l'estáu cristalín.

Los cristales líquidos usar en pantalles (displays) d'aparatos electrónicos. El so diseñu más corriente consta de dos lámines de vidriu metalizado qu'empareden una fina película de sustancia mesomorfa. L'aplicación d'una tensión llétrico a la película provoca una intensa turbulencia que porta un espardimientu llocal de la lluz, cola cual la zona cargada vuélvese opaca. Al sumir la escitación, el cristal líquidu recupera'l so tresparencia.

Les propiedaes de los cristales, como'l so puntu de fusión, densidá y durez tán determinaes pol tipu de fuercies que caltienen xuníes a les partícules. Clasificar en: iónicu, covalente, molecular o metálicu.

Cristales iónicos

Los cristales iónicos tienen dos carauterístiques importantes: tán formaos d'enllaces cargaos y los aniones y cationes suelen ser de distintu tamañu. Son duros y al empar argayadizos. La fuercia que los caltién xuníos ye electrostática. Exemplos: KCl, CsCl, ZnS y CF₂. La mayoría de los cristales iónicos tienen puntos de fusión altos, lo cual reflexa la gran fuercia de cohesión que caltién xuntos a los iones. La so estabilidá depende en parte de la so enerxía reticular; cuanto mayor seya esta enerxía, más estable va ser el compuestu.

Cristales covalentes

Los átomos de los cristales covalentes caltiénense xuníos nuna rede tridimensional namái por enllaces covalentes. El grafitu y el diamante, alótropos del carbonu, son bonos exemplos. Por cuenta de los sos enllaces covalentes fuertes en tres dimensiones, el diamante presenta una durez particular y un eleváu puntu de fusión. El cuarzu ye otru exemplu de cristal covalente. La distribución de los átomos de siliciu nel cuarzu ye asemeyáu a la del carbonu nel diamante, pero nel cuarzu hai un átomu d'osíxenu ente cada par d'átomos de siliciu.

Cristales moleculares

Nun cristal molecular, los puntos reticulares tán ocupaos por molécules que se caltienen xuníes por fuercies de van der Waals y/o d'enllaces d'hidróxenu. El dióxidu d'azufre (SO₂) sólidu ye un exemplu d'un cristal molecular al igual que los cristales d'I₂, P₄ y S₈. Con esceición del xelu, los cristales moleculares suelen empaquetarse tan xuntos como la so forma y tamañu dexar. Por cuenta de que les fuercies de van der Waals y los enllaces d'hidróxenu son más débiles que los enllaces iónicos o covalentes, los cristales moleculares suelen ser argayadizos y la mayoría funden a temperatures menores de 100 °C.

Cristales metálicos

La estructura de los cristales metálicos ye más simple porque cada puntu reticular del cristal ta ocupáu por un átomu del mesmu metal. Los cristales metálicos polo regular tienen una estructura cúbica centrada nel cuerpu o nes cares; tamién pueden ser hexagonales de empaquetamiento compactu, polo que suelen ser bien trupos. Les sos propiedaes varien d'alcuerdu a la especie y van dende blandios a duros y de puntos de fusión baxos a altos, pero toos polo xeneral son bonos conductores de calor y lletricidá.

Simetría de los cristales

La clasificación principal de los cristales efeutuar con arreglu al so simetría. Un oxetu tien simetría si puede efeutuase con él dalguna operación tal que la dexe idénticu a sigo mesmu.

Solamente dellos elementos de simetría presentar nos cristales. Estos elementos son: centru de simetría, exes secundaries, exes ternaries, exes cuaternaries, exes senaries, exes d'inversión cuaternarios, exes d'inversión senarios y planu de simetría. Un cristal ye invariante con rellación a una exa d'orde Q, si'l conxuntu de les propiedaes del cristal son les mesmes a lo llargo de dos direiciones, que se deducen una d'otra por una rotación d'un ángulu 2N/Q radianes en redol a esa exa. Polo que, de resultes del so triple periodicidad, demuéstrase que'l mediu cristalín namái puede tener exes d'orde 2,3,4 ó 6; les exes de simetría quinarios nun s'atopen nos cristales, porque l'ángulu del pentágonu, 108°, nun ye divisor de 360°.

Son munchos los métodos esistentes pa determinar la simetría y la estructura d'un cristalsobremanera'l goniómetro ópticu y el microscopiu polarizante y sobremanera la difraición de rayos X.

Hai trenta y dos combinaciones d'elementos de simetría, que se presenten nos cristales. Estes combinaciones llámense-yos les trenta y dos clases de cristales.

Sistemes cristalinos

Si tener en cuenta los elementos de simetría, pueden estremase siete sistemes cristalinos, que tomen el nome d'una figura xeométrica elemental. Como son:

Cúbicu (cubu)
Tetragonal (prisma rectu cuadrangular)
Ortorrómbico (prisma rectu de base rómbica)
Monoclínico (prisma oblicuu de base rómbica)
Triclínico (paralelepípedu cualesquier)
Romboédricu (paralelepípedu que les sos cares son rombos)
Hexagonal (prisma rectu de base hexagonal)

Les diverses formes d'un mesmu cristal pueden venir de dislocaciones, polos vértices o poles arestes, de la forma típica. Estos cambeos pueden interpretase a partir de la conocencia de la estructura reticular d'un cristal.

El conxuntu de cares esternes que llinda un cristal constitúi una forma cristalina. Estes cares dedúcense unes d'otres por aición de les operaciones de simetría del cristal.

Propiedaes físiques, simetría: lleis de Pierre Curie y propiedaes óptiques non lliniales

Les rellaciones qu'esisten ente los fenómenos físicos y la simetría conocer dende va tiempu, pero fueron concretaes a del S.XIX, por Pierre Curie, que les espresó en forma de principios que suelen llamase lleis de Curie. Polo xeneral puede considerase qu'un fenómenu físicu traduz una rellación de causa a efeutu. Curie plantegó en principiu que la dismetría que s'atopa nos efeutos debe preexistir nes causes, pero que, otra manera, los efeutos pueden ser más simétricos que les causes.

A partir d'estes considerancies ye posible demostrar que ciertes simetríes cristalines son incompatibles cola esistencia de ciertes propiedaes físiques. Por casu, un cristal nun puede tar dotáu de poder rotatoriu si ye superponible a la so imaxe nun espeyu; de la mesma un cristal ye piroeléctrico, esto ye, tien una polarización llétrica bonal, namái si pertenez a unu ente diez de los 32 grupos cristalográficos.

A partir d'un razonamientu qu'afecta a eses considerancies de simetría, Curie afayó la piezoelectricidad, esto ye, la presencia d'una polarización llétrica cuando s'aplica una presión. Esi efeutu, quesobremanera, nun puede apaecer nos cristales que tienen un centru de simetría, foi oxetu d'un gran númberu d'aplicaciones (osciladores, relós de cuarzu, cabezales de fonocaptores, micrófonos, sonars, etc.).

Ver tamién

Referencies

↑ Esti términu apaez nel Diccionariu de l'Academia de la Llingua Asturiana. Ver: cristal
↑ «Crystal». Consultáu'l 5 d'ochobre de 2014.
↑ Ensayu "L'agua frío", oncenu capítulu del llibru L'electrón ye maniegu y otros ensayos, de Isaac Asimov, aproximao nel sitiu 56 % del llibru (aproximao nel sitiu 9,4 % del ensayu)

Enllaces esternos

National Geographic, 2008. Cueva de los Cristales Archiváu 2008-10-12 en Wayback Machine
La estructura de los cristales. Cristalografía pa primerices

[1] Esti términu apaez nel Diccionariu de l'Academia de la Llingua Asturiana. Ver: cristal

[Online_Dictionary_of_Crystallography-2] «Crystal». Consultáu'l 5 d'ochobre de 2014.

[3] Ensayu "L'agua frío", oncenu capítulu del llibru L'electrón ye maniegu y otros ensayos, de Isaac Asimov, aproximao nel sitiu 56 % del llibru (aproximao nel sitiu 9,4 % del ensayu)

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