How do crystals work? - Graham Baird

Traductor: Lidia Cámara de la FuenteRevisor: Ciro Gomez En la profundidad bajo los géiseres y aguas termales de Yellowstone Caldera hay una cámara de magma producida por unpunto caliente en el manto de la Tierra. A medida que el magma se muevehacia la superficie de la Tierra, cristaliza para formar rocas ígneas jóvenes y calientes. El calor de estas rocas conduce el agua subterránea hacia la superficie. A medida que el agua se enfría, los iones se precipitan como cristales minerales, incluyendo cristales de cuarzo de silicio y oxígeno, feldespato de potasio, aluminio, silicio y oxígeno, galena de plomo y azufre. Muchos de estos cristales tienen formas distintivas: mira esta cascada de cuarzo puntiagudo o esta pila de cubos de galena. Pero ¿qué hace que crezcan con estas formas una y otra vez? Parte de la respuesta está en sus átomos. Los átomos de cada cristal se disponen en un patrón repetitivo muy organizado. Este patrón es la característica definitoria de un cristal, y no está restringido a minerales; arena, hielo, azúcar, chocolate, cerámica, metales, ADN e incluso algunos líquidos tienen estructuras cristalinas. La disposición atómica de cada material cristalino cae en una de seis familias diferentes: cúbico, tetragonal, ortorrómbico, monoclínico, triclínico y hexagonal. Dadas las condiciones adecuadas, los cristales crecerán en formas geométricas que reflejan la disposición de sus átomos. Mira la galena con estructura cúbica compuesta de átomos de plomo y azufre. Los átomos de plomo relativamente grandes están dispuestos en una rejilla tridimensional a 90 grados entre sí y los átomos de azufre relativamente chicosencajan perfectamente entre ellos. A medida que el cristal crece, lugares como estos atraen átomos de azufre, mientras que el plomo tenderá a unirse a estos lugares. Finalmente, completarán la cuadrícula de átomos unidos. Eso significa que el patrón de rejilla de 90 º de la estructura cristalina de galena, se refleja en la forma visible del cristal. El cuarzo, por su parte, tiene una estructura cristalina hexagonal. Esto significa que en un plano sus átomos están dispuestos en hexágonos, que en tres dimensiones se componen de muchas pirámides entrelazadas compuestas por un átomo de silicio y cuatro átomos de oxígeno. Así que la forma distintivade un cristal de cuarzo es una columna de seis lados con puntas puntiagudas. En función de las condiciones ambientales,la mayoría de los cristales tienen el potencial de formar múltiples formas geométricas. Por ejemplo, los diamantes, que se forman profundamente en el manto de la Tierra, tienen una estructura cristalina cúbica y pueden crecer en cubos u octaedros. De qué forma crece un diamante en particular depende de las condiciones en que crezca, incluyendo presión, temperatura y ambiente químico. No podemos observar directamente las condiciones de crecimiento en el manto, pero los experimentos de laboratoriohan mostrado alguna evidencia de que los diamantes tienden a crecer en cubos a temperaturas más bajas y en octaedros a temperaturas más altas. Rastros de agua, silicio, germanio o magnesio, también podrían influir en la forma de un diamante. Y los diamantes nunca se convierten de forma natural en las formas que se encuentran en las joyas. Esos diamantes han sido cortados para mostrar su brillo y claridad. Las condiciones ambientales también pueden influiren la formación o no de cristales. El vidrio está hecho de arena de cuarzo fundido, pero no es cristalino. Eso es porque el vidrio se enfría relativamente rápido, y los átomos no tienen tiempo para ajustarse en la estructura ordenada de un cristal de cuarzo. Por el contrario, la disposición aleatoriade los átomos en el vidrio fundido se consolida al enfriarse. Muchos cristales no crean formas geométricas porque crecen en cuartos muy cercanos a otros cristales. Rocas como el granito están llenas de cristales, pero ninguna tiene formas reconocibles. Al enfriarse el magma se solidifica,muchos minerales dentro de él cristalizan al mismo tiempo y rápidamente se quedan sin espacio. Y ciertos cristales, como la turquesa, no crecen en ninguna forma geométrica discernible enla mayoría de las condiciones ambientales, incluso teniendo espacio adecuado. La estructura atómica de cada cristal tiene propiedades únicas, y si bien estas propiedades pueden no tener ningún efecto en las necesidades emocionales humanas, sí que tienen aplicaciones poderosas en ciencia de materiales y medicina.