Tipos de cristales

La materia está formada por micro partículas, iones y átomos que según su configuración y el modo en que se enlazan y agrupan darán origen a diversas moléculas. En los estados conocidos de la materia como plasma, gas, líquido y sólido, los cristales corresponden al último. Aunque los cristales se asocian al estado sólido, en la naturaleza hay cristales muy frágiles. Un ejemplo son las proteínas, que son más líquidas que sólidas, pero debido a su morfología y orden estructural se les puede catalogar de cristales.

Los cristales se originan de la cristalización de gases a presión y altas temperaturas de silice, óxido de plomo y potasa, en las cavidades rocosas en su interior, conocidas como geodas. La materia es de característica cristalina, si sus moléculas, iones y átomos se conforman en las tres direcciones del espacio de manera repetitiva y regular. En los cristales su orden interno presenta morfologías externas regulares, es decir, se distinguen patrones de caras y aristas. 

Diferentes tipos de cristales

Cristales sólidos

En términos generales, un cristal es un vidrio endurecido, transparente e incoloro. Aunque no se puede decir que vidrio y cristal es lo mismo, su diferencia principal es que el cristal es un sólido perfecto y el vidrio es fabricado, de estructura es irregular. Ahora bien, entre los tipos de cristales tenemos:

  • Cristales sólidos.
  • Cristales luminosos.
  • Cristales iónicos.
  • Cristales covalentes.
  • Cristales moleculares.
  • Cristales metálicos.

Los cristales sólidos

Este grupo de cristales representa el mayor número que se pueden encontrar. La mayoría de la materia que existe se encuentra en estado de cristal, el resto es de vidrio y de sustancia sin forma. Cuando nos acercamos a materiales como el hielo, los huesos, las piedras, etc., su forma presenta agregados de pequeños cristales. Es un grupo muy numeroso y variado, se presenta constantemente en la naturaleza.

Un ejemplo de estos cristales podemos percibirlos en los granos de sal y azúcar, con un buen microscopio podemos apreciar los patrones geométricos regulares. También las piedras preciosas, las rocas y los minerales son cristales sólidos que podemos encontrar en la naturaleza. Incluso los griegos en la antigüedad percibían y definían a los cristales como muy duros y fríos.

Los cristales luminosos

Son considerados como cristales líquidos, se usan principalmente en las pantallas de los dispositivos electrónicos y aparatos eléctricos. Son láminas desarrolladas de vidrio metalizado que envuelven una muy delgada película mesomórfica. Cuando se da la tensión eléctrica, la película se opaca y cuando se va la tensión eléctrica, el cristal se hace transparente nuevamente. La tensión eléctrica genera una intensa turbulencia que difunde una luz local opacando la película.  

También se les conoce como cristales anisótropos, son cuerpos mesomorfos, es decir, están justo el medio entre el cristal y el estado amorfo. Cuando oímos el término de cristales líquidos podemos relacionarlos. Sus aplicaciones en la medicina han sido excepcionales, especialmente en mediciones de temperatura, ginecología, oncología, neurología, entre otras aplicaciones reconocidas.

En el campo de la tecnología visual ya lo hemos hablando anteriormente, la tecnología LCD y OLED es un ejemplo lo que viene en el futuro es muy prometedor. También se usan como materiales fotovoltaicos y como semiconductores. Otra excelente aplicación es en la fabricación de materiales de seguridad e identificación como los chips RFID.

Los cristales iónicos

Los cristales iónicos están formados esencialmente de enlaces cargados. Por otra parte, los aniones y los cationes presentan distintos tamaños en este tipo de cristales. A pesar de ser duro, es un cristal muy quebradizo. Unido por una fuerza electroestática, las fuerzas de cohesión se deben a los enlaces iónicos. La energía del enlace oscila entre los 100 KJ/mol. Son muy buenos conductores de la electricidad y el calor en estado líquido.

Las sales y los silicatos son un ejemplo de este tipo de cristales. Sus puntos de fusión son generalmente muy altos. La energía reticular de estos es la que les da la estabilidad, que cuando resulta mayor, su estabilidad también lo es.

Los cristales covalentes

Este es un tipo de cristal en que sus enlaces atómicos se mantienen unidos en una red de tres dimensiones per enlaces covalentes. El diamante, el grafito y el cuarzo son ejemplos de cristales covalentes. Los enlaces se dan en átomos con elevada o similar electronegatividad. Los átomos se enlazan de tal manera que el cristal puede ser casi una súper molécula o molécula infinita.

Si la diferencia de electronegatividad entre los átomos aumenta, el enlace se hace polar y con distintos cambios de polarización en los enlaces covalentes en su estado puro y los iónicos. Esto quiere decir que los enlaces covalentes no polares solo son posibles entre átomos de la misma naturaleza. La energía del enlace oscila entre los 100 y 1000 KJ/mol. Son muy duros e incomprensibles, no son buenos conductores de electricidad y calor.

Los cristales moleculares

Los cristales moleculares se dan cuando sus puntos reticulares están ocupados por moléculas que se unen por enlaces de hidrógeno y las fuerzas de Van der Waals. Se configuran en paquetes tan unidos como su forma y su tamaño se los permitan, pero son más débiles que otros cristales. Son muy quebradizos y se funden a temperaturas menores de 100 grados centígrados.

El dióxido de azufre es un ejemplo de este tipo de cristales, SO2. El hielo es una excepción porque podría confundirse por su forma y patrón de solidificación. Estos cristales están formados por moléculas individuales cuyos átomos están unidos por enlaces primarios, unidas entre sí por fuerzas débiles secundarias de atracción.

En temperatura ambiente muchos son gases, podemos destacar al oxigeno O2, el dióxido de carbono CO2. Otros, en cambio, están formados por moléculas de mayor peso y masa molecular como el iodo I2 o la sacarosa C12H22O11 y se encuentran en estado sólido. La energía del enlace de cohesión es de 1 KJ/mol.

Los cristales metálicos

Este tipo de cristales están conformados por estructuras simples de unión. Presentan estructuras cúbicas generalmente ya sea en su cuerpo o en sus caras y tienen una alta densidad. Las propiedades están sujetas al tipo de metal particular que les conformen, por lo que algunos son blandos y otros muy duros. Sus puntos de fusión son variados. Se les reconoce por ser conductores de electricidad y calor.

Los electrones de los cristales metálicos están descolocados, se mueven por todo el cristal, sus estructuras no solo son simples y cúbicas, también suelen ser hexagonales. Los enlaces entre átomos con electronegatividad igual o similar, suelen ocurrir en cristales metálicos. Podemos imaginar su estructura interna de unión, como esferas empaquetadas de tal forma que se minimice lo más posible el espacio entre ellas. Este es un enlace no direccional, de estructuras muy compactas, las coordinaciones más favorables son 12 y 8 con menor frecuencia.

Simetría cristalina

Esta característica es propia de los cristales en su estructura elemental. Las diversas formas pueden ser por dislocaciones, vértices y aristas. Las formaciones se interpretan por cada estructura reticular de cada cristal. Las caras externas en conjunto que limitan el cristal componen su forma cristalina. Estas se deducen por las operaciones de acción de simetría del cristal.

Se puede distinguir sistemas cristalinos que tienen el nombre de una figura reconocida y elemental. Son 7 sistemas cristalinos:

  • Cúbico.
  • Tetragonal.
  • Ortorrómbico.
  • Monoclínico.
  • Triclínico.
  • Romboédrico.
  • Hexagonal.