¿Por qué se forman los cristales y por qué lo hacen siempre en ciertas formas?

Los cristales son los componentes básicos de toda la materia. Se pueden encontrar en la naturaleza, en las joyas e incluso en su cuerpo. Los cristales son un componente básico del funcionamiento del mundo, pero ¿por qué se forman y por qué siempre tienen determinadas formas? Este artículo explorará todos los aspectos de la cristalización, incluyendo sus fundamentos, la formación de cristales en la naturaleza y por qué los cristales se forman en ciertas formas.

Los fundamentos de la cristalización

Cuando una sustancia pura se enfría, sus átomos se acomodan en una disposición más compacta. Esto hace que se forme el sólido. Así, la cristalización se produce cuando la temperatura de una sustancia cambia de un estado a otro: de líquido a sólido o de gas a líquido.

La cristalización puede producirse a partir de un gas (vapor), un líquido o un sólido enfriándolo hasta su punto de congelación o por debajo de éste:

  • Gas –> Sólido: Cuando se enfría un elemento como el hidrógeno lo suficientemente despacio como para que no se convierta en plasma, sino que se condense en pequeñas gotas de hidrógeno líquido, que se congelan y se convierten en lo que llamamos hielo.
  • Líquido –> Sólido: Cuando el agua se congela en cubitos de hielo en el frigorífico después de ser enfriada a más de 32 grados Fahrenheit (0 grados Celsius).
  • Sólido –> Líquido: Cuando la nieve se derrite en la cima del Monte Everest debido a los cambios en la temperatura y la presión del aire a gran altura; algunos tipos de rocas incluso tienen fracturas naturales a través de las cuales fluyen fácilmente cuando se les aplica suficiente energía térmica (como el calor geotérmico).

La formación de cristales en la naturaleza

Los cristales se forman de varias maneras. El tipo más común de formación de cristales es el que tiene lugar en la naturaleza, donde se deja que las aguas cargadas de minerales permanezcan inalteradas durante largos periodos de tiempo. Entonces, los minerales comienzan a crecer y adquieren sus formas características.

Otra forma menos habitual de formación de cristales es con la ayuda de herramientas y técnicas creadas por el hombre. Por ejemplo, si se pudieran crear granos microscópicos de oro o plata mediante una técnica como la galvanoplastia y se dejaran crecer con el tiempo, se obtendrían gemas muy grandes de caras lisas (es decir, sin facetas). Este tipo de gemas suelen llamarse «meteoritos» porque tienen un aspecto similar, pero en realidad no son estrellas caídas del espacio, sino que se fabrican aquí en la Tierra.

¿Por qué se forman los cristales con determinadas formas?

Entonces, ¿por qué se forman los cristales con determinadas formas?

  • Crecen de esa manera.
  • Tienen una determinada disposición de sus átomos.

La primera razón es sencilla: Los cristales crecen en una dirección específica, dependiendo de la temperatura y la presión del entorno que los rodea. En otras palabras, al estar formados por elementos constructores de minerales (como el agua o el dióxido de carbono), tienden a formar capas en las que cada capa es más o menos paralela a la de abajo, lo que significa que no hay mucho margen de variación en cuanto a la forma. Pero aunque no haya muchas opciones en cuanto a la forma, hay algunas características que hacen que algunas formas de cristal sean más comunes que otras:

Los siete sistemas cristalinos

Los siete sistemas cristalinos son:

  • Sistema hexagonal, que tiene un plano axial y otro basal
  • El sistema trigonal, que tiene un plano hexagonal y otro prismático, ambos perpendiculares entre sí.
  • Sistema ortorrómbico, que tiene tres ejes perpendiculares entre sí en una disposición rectangular. Esto se puede ver en la forma de un cristal de roca o de un cristal de cuarzo. El cuarzo es un mineral común que se forma en forma de cristales al aire libre o en el agua. Es transparente, incoloro y altamente refractivo (desvía la luz). La estructura de los cristales de cuarzo es hexagonal con un eje a lo largo del cristal (vertical) y otros dos ejes perpendiculares a lo ancho (horizontal). Crecen añadiendo átomos a cada lado hasta que alcanzan su tamaño máximo; entonces dejan de crecer y se estabilizan hasta que las condiciones vuelven a cambiar.

Isotropía, anisotropía y crecimiento de los cristales

Como ya habrá adivinado, isotropía y anisotropía son términos que se refieren a la direccionalidad de la formación de los cristales. Los cristales anisótropos tienen propiedades diferentes según la dirección desde la que se miren. En otras palabras, si se comparan dos caras de un cristal anisótropo, una será diferente a la otra.

Un ejemplo de ello son los copos de nieve, que se forman con simetría de seis lados en todas las direcciones (seis brazos idénticos) pero sólo se forman como copos porque caen a través del aire que se mueve a diferentes velocidades dependiendo de su ubicación con respecto al eje de rotación de la Tierra (arriba frente a abajo). Esto hace que se vuelvan asimétricos al caer, ya que son movidos por fuerzas que no son simétricas.

Los cristales también pueden crecer en el espacio, donde no hay gravedad que los atraiga hacia la Tierra o hacia planetas con atmósferas como la nuestra, lo que se denomina cristales extraterrestres porque no necesitan ningún tipo de atmósfera para crecer aquí en la Tierra.

Los cristales son un componente básico del funcionamiento del mundo.

Los cristales formados naturalmente son un componente básico del funcionamiento del mundo. Se encuentran en la naturaleza y tienen una forma específica que viene determinada por la forma en que se unen los átomos. Los cristales también se utilizan en la tecnología, la medicina y otros campos.

Conclusión

Como puedes ver, los cristales son una parte muy importante del mundo que nos rodea. Nos ayudan a entender cómo crecen las cosas y qué es lo que compone la naturaleza. La próxima vez que veas tu colección de cristales o que encuentres algún bello ejemplar en tu excursión por el bosque, tómate un momento para apreciarlo.

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