BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA

CRISTALOGRAFÍA Y MINERALOGÍA

INTRODUCCIÓN

El medio físico de nuestro planeta está formado por sustancias que aparecen en diversos estados: sólido, líquido y gaseoso. La diferencia entre ellas se halla en el grado de libertad o movilidad de las partículas que las forman. [En realidad existen más de 10 estados de la materia, algunos sólo teóricos, pero la mayoría sólo se dan en condiciones físicas extremas]. Estas sustancias no permanecen inalterables, sino que pueden pasar de un estado a otro y sufrir transformaciones físicas y químicas. Dentro de las sustancias sólidas pueden darse dos tipos de organización atómica: cristalina (átomos ordenados) y vítrea o amorfa (átomos sin orden).

CRISTALOGRAFÍA

CRISTALES La cristalografía es la ciencia que se encarga del estudio de los cristales. Un cristal es un sólido homogéneo cuyas partículas se repiten de manera ordenada y paralela, es decir, periódica. Por tanto, está formado por agrupaciones de átomos que se repiten de forma paralela y a distancias específicas. Estas repeticiones se denominan traslaciones. Toda sustancia cristalina tiene tres traslaciones no coplanares llamadas traslaciones fundamentales o constantes reticulares. La porción de espacio limitada por estas tres traslaciones es la celda unidad. Ésta es el paralelepípedo más pequeño que, repitiéndose indefinidamente da lugar a un cristal. La celda unidad se describe mediante sus constantes reticulares, que son 6 parámetros: 3 módulos (a, b, c) y los 3 ángulos entre ellos (α,β,γ). PROPIEDADES DE LOS CRISTALES La ordenación interna de la materia cristalina es la causa de sus propiedades específicas: a. Anisotropía: las propiedades físicas de los cristales son las mismas en direcciones paralelas, pero varían según la dirección. b. Homogeneidad: es igual en composición y estructura a grandes rasgos. c. Configuración externa definida: la configuración geométrica interior de los cristales se refleja en el exterior como caras, aristas y vértices, siempre que las condiciones de cristalización sean las adecuadas. c. Simetría: los elementos repetidos de los cristales (caras, aristas, vértices) se disponen según un orden determinado y se relacionan por elementos de simetría. ELEMENTOS DE SIMETRÍA Los elementos de simetría posibles de un cristal son: a. Centro de simetría o centro de inversión: punto imaginario del centro del cristal. Cuando una línea imaginaria pasa por él y toca la superficie del cristal relaciona elementos iguales a la misma distancia. b. Plano de simetría: plano imaginario que divide al cristal en dos partes iguales y simétricas. c. Eje de simetría: línea imaginaria que pasa por el centro de simetría de forma que, al girar el cristal 360º alrededor de dicha línea, un determinado elemento se repite un número de veces determinado. El número de repeticiones se denomina orden del eje. Los cristales tienen ejes de orden 2, 3, 4 y 6. Eje de orden 2 o binario: rota ángulos de 180º. Eje de orden 3 o ternario: rota ángulos de 120º. Eje de orden 4 o cuaternario: rota ángulos de 90º. Eje de orden 6 o senario: rota ángulos de 60º. d. Eje de rotoinversión: combina rotación e inversión. SISTEMAS CRISTALINOS El estudio de los elementos de simetría en los cristales llevó a la conclusión de que existen 32 combinaciones diferentes de dichos elementos, llamadas clases cristalinas. Las 32 clases cristalinas se agrupan en 7 sistemas cristalinos. En un plano existen 5 redes planas posibles. Cuando se combinan las redes planas entre sí aparecen las 7 redes tridimensionales, redes de Bravais o sistemas cristalinos. FORMAS CRISTALOGRÁFICAS Una forma cristalográfica es el conjunto de caras iguales de un cristal. Estas caras son iguales en tamaño y geometría y una posición análoga según los elementos de simetría. Las formas cristalográficas pueden ser abiertas o  cerradas. Las abiertas nunca aparecen aisladas, sino combinadas con otras para dar una estructura cerrada. Las formas cristalinas son: Pedión: forma abierta de una cara. Pinacoide: abierta con dos caras paralelas y opuestas respecto a un centro o plano de simetría. Domo: abierta con dos caras no paralelas, simétricas respecto a un plano. Esfenoide: abierta con dos caras no paralelas simétricas respecto a un eje binario. Prisma: forma abierta con 3, 4, 6, 8 o 12 caras paralelas a un eje y simétricas respecto al mismo. Pirámide: forma abierta con 3, 4, 6, 8 o 12 caras no paralelas a un eje, pero simétricas respecto al mismo, que se cortan en un punto común. Escalenoedro: forma cerrada de 8 o 12 caras que son triángulos escalenos. Trapezoedro: forma cerrada de 6, 8 o 12 caras trapezoidales, estando las superiores giradas respecto a las inferiores. Bipirámide: forma cerrada de 6, 8, 12, 16 o 24 caras. Son dos pirámides simétricas respecto a un plano. Romboedro: forma cerrada de 6 caras con forma de rombo, giradas simétricamente las superiores respecto a las inferiores. Existen formas combinadas o compuestas, en las que aparecen varias formas en un mismo cristal. CRISTALIZACIÓN La formación de cristales se denomina cristalización. En la naturaleza existen diferentes mecanismos de cristalización: Precipitación a partir de disoluciones: halita, yeso. Solidificación de fundidos: cuarzo. Sublimación de gases:  azufre. Recristalización a partir de otros cristales o sustancias amorfas: serpentina, granate. HÁBITO CRISTALINO El hábito es el aspecto exterior de un cristal y depende tanto de la estructura cristalina como de las condiciones de formación. Existen muchos tipos de hábitos distintos: Isométricos: con igual desarrollo en todas las direcciones: cúbico, piramidal. Alargados: con direcciones preferentes de desarrollo. Bloque (forma de caja), prismático, acicular (forma de aguja). Aplanados: una de las dimensiones menos desarrollada que las otras dos. Tabular, hojosa, micáceo. MACLAS Una macla es una asociación regular de cristales idénticos. Las maclas pueden tener planos y ejes de macla. Las maclas pueden ser: De contacto: la superficie común a dos cristales es plana: macla de punta de flecha (yeso), dientes de perro (calcita), macla de dos octaedros (espinela y diamante). De penetración: los cristales se cruzan  e interpenetran: macla de dos cubos (pirita), en cruz (estaurolita). Múltiples: formadas por más de dos cristales: polisintéticas, cíclicas, miméticas... AGREGADOS CRISTALINOS Son asociaciones irregulares de cristales. Destacan: reniforme, botroidal, fibroso, acicular, dendrítico, geoda, drusa,...
“Para ir a donde no se sabe hay que ir por donde no se sabe.” San Juan de la Cruz “It must be a strange world not being a scientist, going through life not knowing-- or maybe not caring about where the air came from, where the stars at night came from or how far they are from us. I WANT TO KNOW” Michio Kaku
BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA