Los cristales

Los griegos llamaron cristal al cuarzo, κρνσταλλοσ (cristallos = frío + goteo), es decir, carámbanos de extraordinaria dureza y muy fríos. Pero la formación de cristales no es exclusiva de los minerales, y los encontramos también (aunque no necesariamente de modo natural) en los compuestos llamados orgánicos, e incluso en los ácidos nucléicos, en las proteínas, en los virus...

El estadocristalino de la materia es el de mayor orden, es decir, es aquel en donde las correlaciones internas son mayores y a mayor rango de distancias. Y esto se refleja en sus propiedades que son anisotrópicas y discontínuas. Suelen aparecer como entidades puras, homogéneas y con formas geométricas definidas (hábitos) cuando están bien formados. Sin embargo, aquí una vez más, "el hábito no hace al monje" ysu morfología externa no es suficiente para evaluar la denominada cristalinidad de un material.

La secuencia de fotografías animadas (incluidas en el recuadro de la izquierda) muestra, de modo repetitivo, el proceso de crecimiento de cristales de lisozima (una proteína muy estable) desde un medio acuoso. La duración del proceso real, que en su pantalla es de escasos segundos, correspondeaproximadamente a unos 30 minutos.

La película original se puede encontrar en la página web que ofrece George M. Sheldrick.
La figura de la izquierda muestra una representación geométrica de las caras de un cristal determinado. Si dispone de las herramientas de Java Runtime, pinchando sobre la imagen se abrirá una nueva ventana para poder girar este objeto.

Para tener acceso a otrasvisualizaciones ("Java pop-ups") de formas y caras (hábitos) de cristales ideales, se puede visitar este enlace.

Con todo ello, nos preguntamos, ¿cuál es la peculiaridad que diferencia a los cristales de otros tipos de materiales?. Pues bien, la denominada estructura cristalina está caracterizada microscópicamente por la agrupación de iones, átomos o moléculas según un modelo de repetición periódica,y el concepto de periodicidad es sencillo de entender si pensamos en los motivos de una alfombra oriental, dibujos de la Alhambra, una formación de tipo militar...



Si nos fijamos con detenimiento, en estos dibujos hay siempre una fracción de los mismos que se repite. Pues bien, en los cristales, los átomos, los iones o las moléculas se empaquetan dando lugar a motivos que se repitendesde cada 5 Angstrom hasta las centenas de Angstrom (1 Angstrom = 10-8 cm), y a esa repetitividad, en tres dimensiones, la denominamos red cristalina. El conjunto que se repite, por traslación ordenada, genera toda la red (todo el cristal) y lo denominamos celdilla elemental ó celdilla unidad. Para generalizar, su contenido (átomos, moléculas, iones), o sea el motivo que se repite, puededescribirse por un punto (el punto reticular) que representa a todos y cada uno de los constituyentes del motivo. Por ejemplo, cada soldado sería un punto reticular. En la materia condensada, un monocristal es un dominio, generalmente poliédrico, de un medio cristalino.

Pero hay ocasiones en las que la repetitividad se rompe, no es exacta, y precisamente esa característica es lo que diferencia a loscristales de los vidrios o en general de los llamados materiales amorfos (desordenados o poco ordenados)...


Modelo atómico en un material ordenado (cristal)
Modelo atómico de un vidrio

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Sin embargo la materia no es totalmente ordenada o desordenada (cristalina o no cristalina) y nos podemos encontrar contoda una degradación contínua del orden (grados de cristalinidad) en los materiales, que nos lleva desde los perfectamente ordenados (cristalinos) hasta los completamente desordenados (amorfos). Esta pérdida gradual de orden que se da en los materiales, es equivalente a lo que podemos observar en los pequeños detalles de esta formación gimnástica, que siendo en cierto modo ordenada, sin embargo...