Cristales

Cristales

La estructura cristalina, formada por la distribución de átomos, iones o moléculas, es en realidad la que constituye la base material que forma el cristal. Mientras que la red cristalina refleja el hecho de que el cristal es periódico y por ello, determina la simetría tratada hasta el momento, la estructura del cristal no sólo determina su periodicidad, marcada por la red y por la celda unidad de la misma, sino que determina el motivo, es decir, la parte material constituida por átomos, iones y moléculas que llenan la citada celda unidad.

Aunque las estructuras cristalinas de gran complejidad se calculan mediante determinados métodos a partir de las intensidades de las reflexiones de Bragg, en este capítulo se describen las estructuras de algunos compuestos sencillos de manera que se alcance una comprensión de ciertos conceptos estructurales elementales.

Un cristal viene definido, en primer lugar, por su composición química y, por tanto, es la relación estequiométrica el factor dominante en una estructura. La influencia de la estequiometría es evidente, por ejemplo, un cristal de ClNa, por ejemplo, no puede tener, en modo alguno, la misma estructura que la anhidrita (SO4Ca) o que la calcita (CO3Ca) o que un silicato cualquiera, puesto que no sólo los átomos que forman estos cristales son diferentes química y físicamente, sino que sus componentes entran en la fórmula química en relaciones muy distintas.

Cuando las estructuras están formadas por dos o más tipos de átomos unidos por enlace iónico, puro o combinado con otros (que es lo más frecuente), los poliedros de coordinación estarán en función de la relación de sus radios. Además, existen ciertos principios generales que regulan esta coordinación entre iones que son las denominadas Reglas de Pauling.

Las estructuras que aquí se consideran, tienen elevadas simetrías, y, frecuentemente son visualizadas como un conjunto de esferas estrechamente agrupadas. Los cristales compuestos de moléculas no pueden esperarse que tengan estas simetrías elevadas, puesto que las propias moléculas tienen baja Simetría.

No obstante, un conocimiento detallado de algunas estructuras sencillas ilustra en la interpretación de estructuras de sustancias más complicadas.

Cristales covalentes (Aplicaciones)

Los cristales covalentes son sólidos cuyos átomos están enlazados de forma covalente, y se disponen formando una red cristalina, uniéndose unos con otros y éstos con otros átomos vecinos. De esta manera, no se forman moléculas independientes, sino que toda la estructura podría considerarse como una gran molécula. El enlace covalente que une estos átomos tiene características especiales, es un enlace fuerte, si se quiere parecido al enlace metálico. Difiere de éste último en que los electrones no están homogéneamente distribuidos, sino que se localizan en ciertos puntos. Este fenómeno es denominado densidad de carga intersticial, y es el responsable de muchas de las propiedades de estos cristales.

Los diamantes naturales se forman en el manto de la tierra, donde existen condiciones de alta presión y temperatura elevada. Es un proceso que lleva millones de años. El hombre ha logrado simular estas condiciones y producir diamantes sintéticos y simultanees de diamante, como las zirconias, por ejemplo.

El grafito es la forma alotrópica más estable del carbono. En el grafito, los enlaces entre los átomos de carbono se dan por hibridación de orbitales sp2. Por lo tanto cada átomo forma tres de estos enlaces en el mismo plano, (estructura hexagonal), quedando en un plano perpendicular un orbital pi des localizado.

El enlace covalente entre los átomos que se encuentran en una mismo plano es fuerte, sin embargo, las uniones entre las capas se dan por fuerzas intermoleculares mucho más débiles. Es por esta razón que la estructura del grafito es laminar, como se ve en la figura.

El grafito tiene múltiples aplicaciones; es usado en ladrillos, crisoles, en electrodos (dada sus propiedades de conductor eléctrico), también es usado en reactores nucleares como moderadores y reflectores, entre otros muchos usos.

Cristales Líquidos.

Algunos cristales cuyas propiedades se encuentran entre las correspondientes a los sólidos y líquidos son denominados cristales líquidos.

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