Estructura cristalina


Estructura cristalina
La estructura cristalina es la forma sólida de cómo se ordenan y empaquetan los átomos, moléculas, o iones. Estos son empaquetados de manera ordenada y con patrones de repetición que se extienden en las tres dimensiones del espacio. La cristalografía es el estudio científico de los cristales y su formación.
El estado cristalino de la materia es el de mayor orden, es decir,donde las correlaciones internas son mayores. Esto se refleja en sus propiedades antrópicas y discontinuas. Suelen aparecer como entidades puras, homogéneas y con formas geométricas definidas (hábito) cuando están bien formados. No obstante, su morfología externa no es suficiente para evaluar la denominada cristalinidad de un material.
Estructura
Los cristales, átomos, iones o moléculas seempaquetan y dan lugar a motivos que se repiten del orden de 1 Ángstrom = 10-8 cm; a esta repetitividad, en tres dimensiones, la denominamos red cristalina. El conjunto que se repite, por translación ordenada, genera toda la red (todo el cristal) y la denominamos unidad elemental o celda unidad.
Se define como celda unitaria, la porción más simple de la estructura cristalina que al repetirse mediantetraslación reproduce todo el cristal. Todos los materiales cristalinos adoptan una distribución regular de átomos o iones en el espacio.
Se trata de un arreglo espacial de átomos que se repite en el espacio tridimensional definiendo la estructura del cristal. Se caracteriza por tres vectores que definen las tres direcciones independientes del sistema de coordenadas de la celda. Esto se traduce enseis parámetros de red, que son los módulos, ,  y , de los tres vectores, y los ángulos ,  y  que forman entre sí. Estos tres vectores forman una base del espacio tridimensional, de tal manera que las coordenadas de cada uno de los puntos de la red se pueden obtener a partir de ellos porcombinación lineal con los coeficientes enteros.
La posición de un átomo dentro de la celda unidad se describenormalmente usando coordenadas fraccionarias. La simetría traslacional de una estructura cristalina se caracteriza mediante la red de Bravais, existen 14 redes de Bravais diferentes y todas las estructuras cristalinas minerales conocidas encajan en una de esas 14 disposiciones. Estas redes pueden ser:
Tipo P: Se denomina primitiva y tiene puntos de red en los vértices de la celda.
Tipo I: Redcentrada en el interior. Esta presenta puntos de red en los vértices de la celda y en el centro de la celda.
Tipo F: Red centrada en todas las caras. Presenta puntos de red en los centros de todas las caras, así como en los vértices.
Tipo C: Red centrada en la base. Una red tipo C se refiere al caso en el que la simetría traslacional coloca puntos de red en los centros de las caras delimitados por lasdirecciones a y b así como en el origen.
Además de la simetría traslacional descrita en una red cristalina existen elementos de simetría. Estos elementos son:
Centro de inversión.
Plano de reflexión.
Ejes de rotación de orden 2, 3, 4 y 6.
Ejes de rotación-inversión de orden 3, 4 y 6.
Los elementos de simetría anteriores pueden coexistir en una estructura cristalina dando lugar a lo que se conocecomo grupo puntual de simetría. Existen 32 grupos puntuales de simetría y el nombre alude a que las operaciones asociadas forman un grupo matemático y los elementos tienen un punto en común que no se mueve al realizar las operaciones.
Cuando se acoplan traslación con los ejes de rotación y planos de simetría surgen nuevos elementos de simetría: ejes helicoidales y planos de deslizamiento.
Cuando secombinan los 32 grupos puntuales de simetría con los elementos de simetría traslacional y las 14 redes de Bravais se obtienen los 230 grupos espaciales de simetría posibles. Estos grupos determinan los tipos y posiciones de los elementos de simetría que son posibles para una estructura cristalina.
Los puntos de red que muestran la simetría traslacional de una estructura pueden ser conectados...