Ciencia que se centra en el estudio de las sustancias cristalinas (cristales), de manera que describe su morfología externa, organización interna y sus propiedades físicas y químicas. Aunque la cristalografía comienza su desarrollo como una rama de la mineralogía, hoy en día se la considera como una ciencia en sí misma, que trata de la materia cristalina, ya sea de origen natural (minerales), o artificial. Por cristal se entiende toda sustancia sólida inorgánica de origen natural, composición química homogénea y con una estructura interna constituida por elementos que se repiten ordenadamente en el espacio y presentan ciertas relaciones de simetría.
Generalidades
Los sólidos cristalinos tienden a adoptar estructuras internas geométricas basadas en líneas rectas y planos paralelos. Ahora bien, el aspecto externo de un cristal no es siempre completamente regular, pues depende de una serie de condiciones:
- Composición química: el sólido puede ser una sustancia simple o un compuesto, y puede contener impurezas que alteren la estructura cristalina y otras propiedades, como la consistencia o el color.
- Temperatura y presión: ambas variables influyen en la formación de los cristales y su crecimiento. Por lo general, los cristales se forman en condiciones de alta presión y elevadas temperaturas.
- Espacio y tiempo: el crecimiento de un cristal puede verse limitado por ambos, especialmente por el primero, ya que a menudo la falta de espacio es responsable del aspecto imperfecto que ofrecen algunos cristales en su apariencia externa.
La simetría
Los cuerpos cristalinos forman redes que se ordenan en torno a una serie de elementos de simetría, cuya cantidad y distribución determina los diferentes sistemas de cristalización:
- Ejes de simetría: son líneas imaginarias que cruzan el interior de la estructura cristalina. Al girar 360º hacen que el motivo geométrico del cristal se repita un número determinado de veces. Los ejes de simetría pueden ser binarios, ternarios, cuaternarios y senarios, según el número de repeticiones que generen.
- Planos de simetría: son superficies planas que dividen el cristal en dos mitades exactamente iguales.
- Centros de simetría: son puntos imaginarios situados en el interior del cristal. Por ellos pasan los principales ejes y planos de simetría.
Distribución de los ejes y planos de simetría en el sistema cúbico.
Las redes cristalinas
Los componentes elementales de un cuerpo sólido pueden ser de cuatro tipos:
- Átomos: partículas elementales de materia con carga eléctrica neutra.
- Iones: átomos con carga eléctrica negativa (aniones) o positiva (cationes) debido a la transferencia o recepción, respectivamente, de uno o más electrones.
- Grupos iónicos: agrupación de varios iones del mismo o diferentes elementos químicos.
- Moléculas: agrupación de varios átomos del mismo o de diferentes elementos.
La ordenación geométrica de estos componentes en las tres direcciones del espacio da lugar a la formación de una red cristalina, una trama geométrica basada en la repetición de un cuerpo tridimensional determinado.
Existen catorce tipos de redes cristalinas, también llamadas redes de Bravais, que a su vez se agrupan en siete sistemas cristalinos:
- Triclínico.
- Monoclínico: simple y de bases centradas. Presenta un eje binario.
- Rómbico: simple, centrado, de bases centradas, y de caras y bases centradas. Posee tres ejes binarios.
- Romboédrico: posee un eje ternario.
- Hexagonal: presenta un eje cuaternario.
- Tetragonal: simple y centrado. Tiene un eje cuaternario.
- Cúbico: simple, centrado y de caras centradas. Presenta cuatro ejes ternarios.
Las redes de Bravais
A partir de los siete sistemas cristalinos se han podido describir catorce redes cristalinas, que son llamadas también redes de Bravais, en honor al mineralogista francés del siglo XIX Auguste Bravais, que fue el primero en proponer la hipótesis de la estructura reticular de los minerales.
Las catorce redes cristalinas de Bravais.
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