Introducción
La cristalografía es la ciencia que se dedica al estudio y resolución de estructuras cristalinas. La mayoría de los minerales adoptan formas cristalinas cuando se forman en condiciones favorables. La cristalografía es el estudio del crecimiento, la forma y la geometría de estos cristales. La disposición de los átomos en un cristal puede conocerse por difracción de rayos X.
La química cristalográfica estudia la relación entre la composición química, la disposición de los átomos y las fuerzas de enlace entre éstos. Esta relación determina las propiedades físicas y químicas de los minerales.
Cuando las condiciones son favorables, cada elemento o compuesto químico tiende a cristalizarse en una forma definida y característica. Así, la sal tiende a formar cristales cúbicos, mientras que el granate, que a veces forma también cubos, se encuentra con más frecuencia en dodecaedros o triaquisoctaedros. A pesar de sus diferentes formas de cristalización, la sal y el granate cristalizan siempre en la misma clase y sistema.
Condiciones de formación
En el interior del manto terrestre, a gran profundidad, las condiciones de presión y temperatura son tales que las rocas están fundidas formando un material fluido que denominamos magma. El magma puede enfriarse al acercarse a la superficie y solidificarse constituyendo rocas de tipo ígneo.
Si el enfriamiento es muy rápido, como sucede en el caso de la lava que sale al exterior en los procesos volcánicos, no da tiempo, en el proceso de solidificación, a que los átomos de los minerales se organicen formando cristales; pero si el enfriamiento es más lento y tiene lugar en el interior de la corteza, los átomos tienen tiempo para constituir estructuras ordenadas que es lo que denominamos cristales. Esto sucede, por ejemplo, en el caso del granito, formado por enfriamiento lento de ciertos tipos de magma que dan como resultado una roca en la que podemos ver los diferentes minerales componentes individualizados y cristalizados.
El granito, la riolita y la felsita no son homogéneos y por tanto no pueden ser un único cristal; son, sin embargo, rocas cristalinas. Cada uno de los constituyentes minerales de estas rocas está presente en forma de cristales que, aun siendo pequeños, son homogéneos. Las sustancias que se solidificaron primero durante el enfriamiento de la roca fundida muestran la disposición usual de las caras de sus cristales. Las que se solidificaron después, por tener una menor temperatura de congelación, se vieron obligadas a ocupar los intersticios libres y, por tanto, su aspecto externo está deformado.
La tendencia que provoca la formación de cristales homogéneos a partir de mezclas líquidas, se puede aprovechar para purificar muchas sustancias cristalinas. Los químicos usan este método con frecuencia. En particular, los compuestos orgánicos, se purifican casi siempre por recristalización.
Sistemas cristalinos
Métodos
Los métodos cristalográficos se apoyan fuertemente en el análisis de los patrones de difracción que surgen de una muestra cristalina al irradiarla con un haz de rayos X, neutrones o electrones. La estructura cristalina también puede ser estudiada por medio de microscopía electrónica.
Un material cristalino es aquel en el que los átomos se estructuran en redes basadas en la repetición tridimensional de sus componentes. A la estructura que se repite se le denomina célula o celda cristalina.
Los cristales se clasifican según sean las propiedades de simetría de la célula cristalina. Estas propiedades de simetría también se manifiestan en ocasiones en simetrías macroscópicas de los cristales, como formas geométricas o planos de fractura.
Formas cristalográficas
Es el conjunto de caras iguales que están relacionadas por su simetría:
Una sola cara: pedion.
Dos caras:
Pinacoide: iguales y paralelas relacionadas por un plano o eje binario.
Domo: no paralelas que se relacionan por un plano.
Esfenoide: no paralelas relacionadas por un eje binario.
Prismas, pirámides, bipirámides, trapezoedros, escalenoedros.
Clases cristalinas.
Las posibles agrupaciones de los elementos de simetría son treinta y dos y a éstos corresponden otras tantas clases cristalinas, más una a la que no corresponde ninguno de tales elementos de simetría. Todos los cristales se hallan comprendidos en estas treinta y dos clases que, a su vez, se reagrupan en siete sistemas (cúbico o manométrico, tetragonal, hexagonal, trigonal o romboédrico, rómbico, monoclínico y triclínico).