Cristal para niños
Un cristal es un tipo de material sólido donde sus átomos, moléculas o iones están organizados de una manera muy ordenada y repetitiva. Imagina que son como pequeños ladrillos que se apilan de forma perfecta y siguiendo un patrón que se repite una y otra vez. Esta organización se extiende por todo el material.
La palabra "cristal" viene del griego "krystallos", que significaba "hielo frío". Los antiguos griegos usaron este nombre para el cuarzo, porque pensaban que era una forma de hielo que nunca se derretía.
Es importante saber que el vidrio no es un cristal verdadero. Aunque a veces se confunden, el vidrio no tiene esa organización perfecta y repetitiva de sus partículas. Sus átomos están desordenados, como si los ladrillos se hubieran caído sin seguir un patrón.
Los cristales se diferencian de otros sólidos porque sus propiedades pueden cambiar según la dirección en que los mires. Además, tienen formas y patrones que se repiten, lo que llamamos simetría.
La ciencia que estudia los cristales, su estructura, cómo se forman y sus propiedades se llama cristalografía.
Contenido
¿Qué tipos de cristales existen?
Casi toda la materia sólida que nos rodea está en estado cristalino, excepto el vidrio y otras sustancias desordenadas. A menudo, los cristales se presentan como muchos cristales pequeños unidos, como en el hielo o las rocas. Pero a veces, la naturaleza nos sorprende con cristales gigantes, como los que se encuentran en la Cueva de los cristales (Naica).
Otros ejemplos de materiales cristalinos son el azúcar, la sal, las piedras preciosas y la mayoría de los minerales. Algunos de estos minerales son muy importantes en la tecnología moderna, como el cuarzo que se usa en los relojes o los materiales semiconductores en los aparatos electrónicos.
Cristales iónicos
Estos cristales están formados por partículas cargadas llamadas iones que se atraen entre sí. Son duros pero se rompen con facilidad. La mayoría de ellos necesitan mucho calor para derretirse. Ejemplos son la sal de mesa (cloruro de sodio) y otros compuestos como el KCl o el CsCl.
Cristales covalentes
En estos cristales, los átomos están unidos por enlaces muy fuertes que forman una red tridimensional. El diamante, que es una forma de carbono, es un ejemplo perfecto. Es una de las sustancias más duras que existen y necesita temperaturas altísimas para fundirse. El cuarzo también es un cristal covalente.
Cristales moleculares
Aquí, los puntos de la estructura están ocupados por moléculas que se mantienen unidas por fuerzas más débiles. Por eso, suelen ser frágiles y se derriten a temperaturas bajas, a menudo por debajo de los 100 °C. El hielo es un ejemplo común de cristal molecular.
Cristales metálicos
Los cristales metálicos, como los metales que usamos a diario, tienen una característica especial: sus átomos comparten una "nube" de electrones que se mueve por todo el cristal. Esto les da su brillo, su opacidad y los hace buenos conductores de electricidad y calor. Pueden ser blandos o duros y tener puntos de fusión variados.
La simetría en los cristales
La forma más importante de clasificar los cristales es por su simetría. Un objeto tiene simetría si puedes hacerle alguna operación (como girarlo o reflejarlo) y sigue viéndose exactamente igual.
Los cristales solo pueden tener ciertos tipos de simetría. Por ejemplo, pueden tener ejes de giro de 2, 3, 4 o 6 veces, lo que significa que si los giras esa cantidad de veces, se ven igual. No pueden tener ejes de 5 veces.
Para saber la simetría y la estructura de un cristal, los científicos usan herramientas como el goniómetro o la cristalografía de rayos X.
Existen 32 combinaciones diferentes de elementos de simetría en los cristales.
Los siete sistemas cristalinos
Considerando sus elementos de simetría, los cristales se agrupan en siete "sistemas cristalinos", cada uno con una forma geométrica básica:
- Cúbico (como un cubo)
- Tetragonal (como un prisma cuadrado recto)
- Ortorrómbico (como un prisma rectangular recto)
- Monoclínico (como un prisma rectangular inclinado)
- Triclínico (como una caja inclinada en todas direcciones)
- Romboédrico (como un cubo estirado o aplastado)
- Hexagonal (como un prisma de base hexagonal)
Las diferentes formas que puede tener un mismo cristal se deben a cómo se organizan sus "ladrillos" internos.
Propiedades especiales de los cristales
Los cristales pueden tener propiedades eléctricas, ópticas y mecánicas muy especiales que el vidrio o los materiales con muchos cristales pequeños no suelen tener. Esto se debe a que sus átomos están organizados de forma diferente en distintas direcciones.
Una de estas propiedades es el efecto piezoeléctrico. Esto significa que si aplicas presión a un cristal, puede generar electricidad, o si le aplicas electricidad, puede cambiar de tamaño. Este efecto fue descubierto por Pierre Curie y se usa en muchas cosas, como los relojes de cuarzo, los micrófonos y los sonares.
Otra propiedad es la birrefringencia, donde al mirar a través de un cristal, puedes ver una imagen doble. Además, la forma en que un cristal conduce la electricidad o su resistencia pueden ser diferentes si las mides en distintas direcciones. Por ejemplo, el grafito es muy resistente en una dirección, pero sus capas se separan fácilmente en otra.
No todos los cristales tienen todas estas propiedades, y a veces, otros materiales pueden mostrar algunas de ellas si se les aplica una fuerza o se les da una forma especial.
¿Dónde encontramos cristales en la naturaleza?
En las rocas
La mayor parte de los cristales en la Tierra se encuentran en las rocas. Su tamaño puede variar desde muy pequeños hasta varios centímetros. En 1999, se encontró un cristal de berilo en Madagascar que medía 18 metros de largo y pesaba 380.000 kg, ¡el más grande conocido!
Muchas rocas se forman a partir de magma caliente que se enfría lentamente, como el granito, y se cristalizan por completo. Otras rocas, como el mármol, se forman cuando rocas más antiguas cambian por el calor y la presión, y sus minerales se recristalizan. También hay cristales que se forman cuando el agua se evapora y deja atrás minerales, como la sal o el yeso.
En el hielo
El hielo es un cristal muy común en la Tierra. Un solo copo de nieve es un cristal o un grupo de cristales, mientras que un cubito de hielo está hecho de muchos cristales pequeños unidos.
En los seres vivos
Muchos seres vivos pueden producir cristales. Por ejemplo, la mayoría de los moluscos (como los caracoles) usan cristales de calcita para formar sus conchas, y los vertebrados (como nosotros) usamos cristales de hidroxiapatita para nuestros huesos y dientes.
Polimorfismo y alotropía
A veces, un mismo grupo de átomos puede formar diferentes tipos de cristales. Esto se llama polimorfismo. Por ejemplo, el hielo puede tener varias formas cristalinas diferentes, no solo la que conocemos.
Si una sustancia puede formar cristales, también puede formar materiales con muchos cristales pequeños (policristales) o incluso formas desordenadas (amorfas), como el vidrio.
Cuando hablamos de elementos químicos puros, como el carbono, a este fenómeno se le llama alotropía. El diamante y el grafito son dos formas cristalinas diferentes del carbono. Aunque son el mismo elemento, sus propiedades son muy distintas: el diamante es durísimo, mientras que el grafito es tan blando que se usa como lubricante.
Galería de imágenes
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Cuarzo cristal
Véase también
En inglés: Crystal Facts for Kids
