Geometria molecular

Todos hemos oido hablar de los minerales o cristales naturales. Los encontramos a diario sin necesidad de acudir a un museo. Una roca y una montaña están constituidos por minerales, tan cristalinos como el azúcar de un terrón, un trozo de porcelana o el oro de un anillo. Sin embargo, sólo en ocasiones el tamaño de los cristales es lo suficientemente grande para llamar nuestra atención, como esel caso de estos bonitos ejemplares:

Diamante (carbono puro)

Cuarzo (dióxido de silicio)
Escapolita (silicato de Al ...)
Pirita (sulfuro de hierro)

Imágenes propiedad de Amethyst Galleries, Inc. Sólo se permite su uso para fines educacionales.
Otras imágenes excelentes de minerales se pueden encontrar aquí.--------------------------------------------------------------------------------
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...

Elestado cristalino 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 almonje" y su 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 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, corresponde aproximadamente aunos 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 otras visualizaciones("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 elconcepto 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 repiten desde cada 5Angstrom 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, puede describirse por unpunto (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 los cristales de...