Servicio Geológico Mexicano

Cristalografía

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La Cristalografía es la ciencia que se ocupa de la forma y propiedades de las sustancias cristalinas. Estudia las propiedades de los sólidos cristalinos para poder describir su estructura interna o atómica, sus diversas formas y su división en clases y sistemas. Incluye diversos métodos de estudio como la determinación de las relaciones matemáticas de sus caras, la medida de los ángulos que forman entre ellas; también abarca la descripción de cristales compuestos o maclas, las irregularidades de los cristales, de los agregados cristalinos y de los cristales seudomorfos.

Un cristal es la forma poliédrica regular, limitada por caras lisas, que adquiere un compuesto químico bajo la influencia de sus fuerzas interatómicas. Este proceso ocurre cuando el compuesto químico pasa, en condiciones apropiadas, del estado líquido o gaseoso al sólido. Una sustancia cristalina puede presentarse en diferentes estados:

  • Cristal euédrico: si se desarrolla con todas sus superficies planas correctas.
  • Cristal subédrico: si las circunstancias sólo han permitido la formación de una parte del cristal.
  • Cristal anédrico: si no presenta caras.

Los adjetivos anteriores se derivan del griego hedron, que significa cara; de las raíces griegas eu, bueno; an, sin y de la raíz latina sub que significa algo.

Algunas substancias cristalinas se presentan en fragmentos tan finos que solamente se pueden determinar con la ayuda del microscopio por lo que se les denomina microcristalinas, y aquellos agregados cristalinos que están tan finamente divididos que los componentes no pueden determinarse con el microscopio, pero que dan un patrón de difracción de rayos X, se denominan criptocristalinos. Además, existen substancias, tanto naturales como sintéticas, que son cristalinas y carecen de estructura interna ordenada, a éstas se les conoce como amorfas. Las substancias amorfas naturales se designan con el nombre de mineraloides.

 

Sistemas cristalinos

Un cristal, bajo condiciones favorables de crecimiento, desarrollará superficies externas planas y uniformes (caras) que pueden asumir formas geométricas regulares, lo cual es expresión de su distribución interna regular atómica. En cristales con caras bien desarrolladas se pueden reconocer los elementos de simetría como ejes de rotación, planos de simetría, etc. Un estudio sistemático de las formas externas de los cristales conduce a 32 simetrías o combinaciones de simetría. Algunas de estas 32 clases de cristales tienen características de simetría en común con otras, lo que permite agruparlas en uno de los seis sistemas cristalinos.

 


Sistema isométrico (cúbico o regular)

En el sistema cúbico todos los cristales son referidos a tres ejes iguales, pertenecientes entre sí e intercambiables por tener igual longitud.

 

 

Scubico

 

 Pirita

Pirita (SGM-SLP)

http://www.geologia.uson.mx/academicos/
palafox/PARTE3DEF.HTM

 


Sistema tetragonal

Tres ejes perpendiculares entre sí, dos de ellos en el plano horizontal, iguales e intercambiables. El tercer eje o vertical es más corto o más largo que los otros dos.


Stetragonal


Vesuvianita

Vesuvianita

http://www.geologia.uson.mx/
academicos/palafox/PARTE3DEF.HTM

Imagen tomada de:
http://es.wikipedia.org/wiki/Vesuvianita


Sistema hexagonal

Cuatro ejes de referencia: tres de ellos de igual longitud en el plano horizontal, que se cortan bajo ángulos de 120º. El cuatro eje, o vertical, es más corto o más largo que los otros tres y perpendicular al plano que los contiene.


Shexagonal


Berilo

Berilo (SGM-SLP)

 

http://www.geologia.uson.mx/
academicos/palafox/PARTE6DEF.HTM


Sistema ortorrómbico (rómbico o prismático)

Tres ejes perpendiculares entre sí, todos ellos de diferente longitud.


Sortorrombico


Aragonito

Aragonito


Imagen tomada de:

https://www.asturnatura.com/mineral/aragonito/1265.html


Sistema monoclínico (oblicuo o monosimétrico)

Tres ejes desiguales: dos de ellos en un plano vertical, que se cortan en un ángulo oblicuo; el tercer eje es perpendicular al plano de los otros dos.


SMonoclinico


Yeso

Yeso
(SGM-CM)

http://www.geologia.uson.mx/
academicos/palafox/PARTE7DEF.HTM


Sistema triclínico (anórtico)

Los tres ejes de longitud diferente que se cortan oblicuamente.


STriclinico


Cianita

Cianita

http://www.geologia.uson.mx/
academicos/palafox/PARTE8DEF.HTM

Imagen tomada de:
http://es.wikipedia.org/wiki/Cianita




Un cristal se caracteriza por su estructura interna definida y por su forma externa, que es la forma normal de una especie mineral, así como de todos los compuestos químicos sólidos; pero las condiciones apropiadas para la formación de un cristal de perfección ideal en simetría de forma y tersura de superficie nunca se realizarán totalmente. Por lo general muchas especies no se presentan en cristales precisos, sino en forma maciza y, en algunos casos excepcionales, no se encuentra la estructura interna definida.

Crecimiento entrelazado de cristales


Los cristales comúnmente ocurren en grupos, en donde los individuos que componen el grupo pueden tener distintas relaciones unos con otros. En la mayoría de los casos estas relaciones son irregulares y dependen de las condiciones accidentales de crecimiento. En otros casos, las relaciones de los cristales individuales son definidas y siguen la misma ley. Si todas estas caras, o aristas, de un individuo son paralelas a los elementos similares de un segundo individuo, se dicen que los dos exhiben crecimiento o agrupamiento paralelo. Sin embargo, cuando dos individuos crecen juntos con sólo una parte de sus caras similares, aristas, en posiciones paralelas, se dicen que forman un cristal o grupo maclado.

Polimorfismo


La habilidad de una sustancia química específica para cristalizar en más de un tipo de estructura (en función de los cambios de temperatura, presión o ambos) se denomina polimorfismo. Las diversas estructuras de tal elemento químico o compuesto se llaman formas polimorfas o polimorfos del griego “múltiples formas”



Ejemplos de minerales polimorfos

Sustancia química

Mineral

C

diamante / grafito

FeS2

pirita / marcasita

CaCO3

calcita / aragonito

SiO2

cuarzo / tridimita / cristobalita


Mineraloides


Si bien la definición de un mineral establece que este “posee una distribución atómica altamente ordenada”, existen, sólidos naturales, no cristalinos, clasificados como amorfos, los cuales incluyen geles de minerales y vidrios. Los geles de minerales o mineraloides se forman usualmente en condiciones de baja temperatura y baja presión y comúnmente se originan a la intemperie. Suelen presentarse en masas mamilares, botroidales y estalactíticas. Ejemplo de minerales amorfos son la limonita y el alofán (silicato alumínico hidratado). O bien en la estructura de un vidrio rico en silicio, como el vidrio volcánico, no existe el orden de largo alcance pero está presente el orden de corto alcance.

Un ejemplo bien conocido de un mineral parcialmente amorfo es el ópalo, ya que originalmente se creía que carecía de estructura interna; sin embargo, estudios realizados con haces de electrones demostraron que contiene una estructura ordenada de pequeñas esferas de SiO2.



Ópalo


Obsidiana

Ópalo
(SGM-GRN)

Obsidiana
(SGM-CM)


Maclas


Una macla es un crecimiento conjunto simétrico de dos o más cristales de la misma sustancia, los cuales están relacionados por un elemento de simetría que no existe en un sólo cristal. Es necesario verificar cuidadosas mediadas morfológicas mediante un geniómetro de reflexión, así como estudios de difracción de Rayos X, para distinguir una macla de un crecimiento aleatorio de cristales.

Macla de cuarzoMacla de cuarzo
Imagen tomada de:
http://es.wikipedia.org/wiki/Macla




Para saber más de sobre:


Cristalografía
http://www.xtal.iqfr.csic.es/Cristalografia/
http://www.smcr.fisica.unam.mx/
http://www.ige.org/Gemas/Cristalografia

 

 

Bibliografía:

 

Wade, Alton; Mattox, Richard, Elementos de cristalografía y mineralogía, 1963.
Kirsch, Helmut, Applied Mineralogy for engineers, technologist and students, 1968.
Cornelis, K., Manual de mineralogía, cuarta edición, basado en la obra de J.D. Dana, 2001.

 

 

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Autor:
Servicio Geológico Mexicano
 
Fecha de publicación:
22 de marzo de 2017

 

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