Miguel Ángel García » Cristalografía
Miguel Ángel García
Cristalografía
CRISTALOGRAFÍA
 
LA MATERIAL CRISTALINA. PROPIEDADES

CRISTAL → es cualquier grano mineral delimitado por caras cristalinas que guardan una relación geométrica definida según su ordenamiento atómico.
Estas caras cristalinas reflejan el mecanismo de crecimiento del cristal.

PROPIEDADES DE LA MATERIA CRISTALINA

- Homogeneidadlos nudos que forman la red son idénticos entre sí.

- Simetría → en la materia cristalina es posible establecer coincidencia entre puntos homólogos realizando operaciones de simetría (ver fig.).

- Periodicidad → La propiedad característica de la materia cristalina es ser periódica → en cualquier dirección hay una traslación que repite los motivos estructurales.

Traslación del motivo estructural en el eje Y, en el eje X y en el el eje Z.
 
- Anisotropía: la separación entre nudos varía según dirección.
Como hay una dependencia entre algunas propiedades físicas y la dirección, las propiedades del cristal no son las mismas en todas las direcciones.
 
Materia cristalina Materia amorfa

LEY DE STENON o de la constancia de los ángulos diedros
Los ángulos diedros formados por las caras homólogas de ejemplares distintos de una especie mineral son iguales.

Ley de Stenon Goniómetro
 
LA RED ESPACIAL CRISTALINA

- Nudo: cualquier punto material de la red.
- Fila de nudos: recta definida por dos nudos; está formada por infinidad de nudos, de forma que la distancia entre nudos contiguos es siempre la misma.
- Periodo de traslación o de identidad: distancia entre dos nudos contiguos dentro de la misma fila.
- Plano reticular: plano definido por dos filas de nudos paralelas, por dos filas de nudos que se cortan, o por tres nudos no alineados. Un plano reticular está formado por infinidad de filas de nudos, pero, en cualquier familia de filas paralelas, una fila equidistará de las dos contiguas.
- Densidad reticular plana: nº de nudos contenidos en la unidad de superficie (es inversa al área de la malla unidad).
- Malla: cualquier paralelogramo del plano reticular limitado por dos pares de filas que se cortan.
- Celdilla: cualquier paralelepípedo de la red limitada por seis planos reticulares. 

De todas las traslaciones, mallas y celdillas, hay una traslación unidad (mínima) (= periodo de identidad unidad), una malla unidad (mínima) y una celdilla unidad (mínima), caracterizados por las las distancias interatómicas.
La red reticular podemos considerarla como resultado de la repetición por traslación en las tres direcciones del espacio de la celdilla unidad.

Estableciendo un sistema de ejes coordenados, toda cara del cristal, o su prolongación, cortará, en general, a los ejes a unas distancias del origen a, b y c, resp., que se llaman parámetros; estos segmentos determinan la posición geométrica de la cara.

Cualesquiera que sean los valores absolutos de los parámetros, no variará la orientación de la cara en el espacio (sólo su distancia al origen) y se cumplirá la ley de Steno de la constancia de los ángulos diedros. O sea, todas las caras paralelas son equivalentes y se considera la misma cara del cristal.
La cara que determinan los tres parámetros a, b y c, se denomina cara fundamental o cara unidad, ya que sus parámetros son las unidades de los ejes.
Las tres caras cuyas intersecciones forman los ejes cristalográficos y la cara fundamental forman un tetraedro irregular (tetraedro fundamental o unidad). La dirección de todas las caras de un cristal pueden deducirse de este tetraedro.

Los ejes de coordenadas se suelen tomar paralelos a tres ejes de simetría o a tres aristas posibles del cristal (o lo que es igual, se toman las intersecciones de tres caras que se cortan en un vértice). Estas tres direcciones constituyen el sistema de ejes cristalográficos = cruz axial, los cuales se definen para cada tipo de celdilla y están situados en el interior del cristal, siendo paralelos a las aristas de la celda unidad. Los parámetros de los nudos de la celdilla unidad (los tres periodos de traslación unidad), a, b y c, junto con los ángulos que forman sus direcciones A, B y C (los más próximos a 90º), constituyen las constantes geométricas de la celdilla unidad (y, por ende, del cristal).
Cualquier nudo N0 puede ser el centro del sistema de ejes cristalográficos, eligiendo otros 3 pares de nudos (en 3 filas no coplanarias) equidistantes dos a dos, que sean contiguos a N0. Las distancias de N0 a los nudos contiguos de los ejes son los periodos de traslación unidad.
Cada nudo está en la intersección de los tres parámetros a,b,c, lo que supone que cada malla unidad sólo tiene un nudo.
 

 MALLAS PLANAS Y REDES TRIDIMENSIONALES

Una red tridimensional viene definida por una red plana y por su forma de superposición; ello supone que un mismo tipo de red plana puede originar distintas redes tridimensionales.
Las mallas unidad planas quedan determinadas por los dos periodos de traslación unidad a y b, y por el ángulo comprendido C.

 
Haced clic en cada imagen para ampliar

De la superposición de planos se generan catorce celdas morfológicamente distintas que se conocen como las Redes de Bravais.
Las celdillas unidadquedan determinadas por los tres periodos de traslación unidad a, b y c, y los ángulos comprendidos A, B, C. Ver red de la halita.
En total tenemos las 14 redes de Bravais:

 

Combinando los parámetros obtenemos 7 celdillas unidad simples o primitivas que configuran los 7 SISTEMAS CRISTALINOS, pero podemos encontrar otras 7 celdillas unidad complejas o múltiples.

Sistema Cristalino
Ejes
Angulos entre ejes
Cúbico a = b = c α = β = γ = 90º;
Tetragonal a = b ≠ c α = β = γ = 90º
Ortorrómbico a ≠ b ≠ c ≠ a α = β = γ = 90º
Hexagonal a = b ≠ c α = β = 90º; γ = 120º
Trigonal (o Romboédrico) a = b = c α = β = γ ≠ 90º
Monoclínico a ≠ b ≠ c ≠ a α = γ = 90º; β ≠ 90º
Triclínico a ≠ b ≠ c ≠ a α ≠ β ≠ γ
(Todos distintos de 90º)
 
 

LEY DE HAÜY O DE LA RACIONALIDAD

Las caras de un cristal cortan a los ejes cristalográficos a unas distancias llamadas parámetros (+ ó -). Una cara, o su prolongación, puede cortar a los tres ejes, o ser paralela a uno o dos ejes (si es paralela a un eje su parámetro es infinito).
Veamos en la fig. sig. las siete posiciones de una cara con respecto a un sistema de ejes:

Ley de Haüy, fundamental o de la racionalidad → los cocientes de los parámetros sobre un mismo eje de todas las caras existentes o posibles de un cristal dan casi siempre nº racionales sencillos.
(La relación entre los parámetros en ejes distintos da, en general, nº irracionales). (Esta ley contiene, aunque con expresiones dif., la ley de las zonas y la ley de la complicación).

Probémoslo:
Supongamos que una cara A´B´C´ corta a los tres ejes a las distancias OA´, OB´, OC´, y otra cara ABC, los corta a las distancias OA, OB y OC.
OA contendrá un nº q de veces el periodo de traslación unidad, y OA´ contendrá m veces el periodo de traslación unidad, por lo que: OA / OA´ = q / m.
Y lo mismo para los otros dos ejes.

Ver la NOTACIÓN  CRISTALOGRÁFICA DE LAS CARAS.
Ver las LEYES DE LA SIMETRÍA CRISTALOGRÁFICA.
Ver HÁBITO DE LOS AGREGADOS CRISTALINOS.
 
Volver a la pág. anterior
Enlaces Institucionales
Portal de educación Directorio de Centros Recursos Educativos Calendario InfoEduc@
Reconocimientos
Certificacion CoDice TIC Nivel 3