Cristal
En la física de l'estat sòlit i en la química, un cristal pot definir-se de dos formes que resulten equivalents, d'acort a la Unió Internacional de Cristalografia. Per un costat, la primera definició s'enfoca en l'espai directe (el nostre espai físic) i establix que un sòlit pot considerar-se cristalí si els seus àtoms, molècules, o ions presenten ordenament de llarc alcanç. La segona definició s'enfoca en l'espai recíproc (espai a on es produïx la difracció), i indica que un sòlit és cristalí si el seu patró de difracció és no difuso i ben definit.[1]
Inicialment el nom provenia de "kryos" que significa fret, aludint a la formació del gèl a partir de l'aigua. Posteriorment el nom va canviar de connotació en referir-se més be a la transparència, per lo que els grecs varen donar el nom "krystallos" al cuarzo, creent inicialment que es tractava d'una varietat de gèl que no es licuaba a temperatura ambiente.[2]
Encara que en certs llocs, especialment Espanya, el vidre se sol confondre en un tipo de cristal, en realitat no presenta l'ordenament de llarc alcanç necessari per a ser considerat com a tal. El vidre, a diferència d'un cristal, presenta ordenament només de curt alcanç, per la qual cosa li'l considera no cristalí.[3]
Els cristals es distinguixen dels sòlits amorfos no solament per la seua geometria regular, sino també per la anisotropía de les seues propietats, que no són les mateixes en totes les direccions, i per l'existència d'elements de simetria.
Els cristals periòdics estan formats per entitats (àtoms, molècules, ions, o grups d'ells) dispostes de forma regular seguint un esquema determinat (Cela unitat) que es reproduïx per translació en tot el cristal i que crea una ret tridimensional.
De l'estudi de l'estructura, composició, formació i propietats dels cristals s'ocupa la cristalografia.
Tipos de cristals
[editar | editar còdic]Llevat el vidre i les substàncies amorfas, l'estructura de les quals no apareix ordenada sino desorganisada, tota la matèria sòlida es troba en estat cristalí. En general, es presenta en forma d'agregat de menuts cristals (policristalinos) com en el gèl, les roques molt dures, les rajoles, el formigó, alguns plàstics, els metals, els ossos, encara que és possible trobar en la naturalea monocristales de tamany considerable, tals com els trobats en la Cova dels cristals (Naica).
Atres eixemples de sòlits cristalins són el sucre, la sal, les pedres precioses i la majoria dels mineralés, dels quals alguns s'utilisen en la tecnologia moderna per les seues sofisticades aplicacions, com el cuarzo dels osciladorés o els semiconductorés dels dispositius electrònics.
Cristals iònics
[editar | editar còdic]Els cristals iònics tenen com a característica fonamental que involucren interaccions electrostàtiques entre ions (Enllaç iònic). En general. són durs i al mateix temps trencadiços. Eixemples: KCl, CsCl, ZnS i CF2. La majoria dels cristals iònics tenen punts de fusió alts, la qual cosa reflectix la gran força de cohesió que manté junts als ions. La seua estabilitat depén en part de la seua energia reticular; quant major siga esta energia, més estable serà el compost.
Cristals covalente
[editar | editar còdic]Els àtoms dels cristals covalente es mantenen units en una ret tridimensional únicament per enllaços covalente.[4] El diamant, alótropo del carbono, és un bon eixemple. Pels seus enllaços covalente forts en tres dimensions, el diamant presenta una durea particular i un elevat punt de fusió. El cuarzo és un atre eixemple de cristal covalente. La distribució dels àtoms de silici en el cuarzo és semblant a la del carbono en el diamant, pero en el cuarzo hi ha un àtom d'oxigen entre cada parell d'àtoms de silici.
Cristals moleculars
[editar | editar còdic]En un cristal molecular, els punts reticulars estan ocupats per molècules que es mantenen unides per forces de van der Waals i/o d'enllaços d'hidrogen. El diòxit de sofre (SO2) sòlit és un eixemple de cristal molecular, de la mateixa manera que els cristals d'I2, P4 i S8. En excepció del gèl, els cristals moleculars solen empaquetar-se tan junts com la seua forma i tamany ho permeten. Degut a que les forces de van der Waals i els enllaços d'hidrogen són més dèbils que els enllaços iònics o covalente, els cristals moleculars solen ser trencadiços i la majoria fonen a temperatures menors de 100 °C.
Cristals metàlics
[editar | editar còdic]Els cristals metàlics es caracterisen per un tipo d'enllaç en que el total dels àtoms compartixen un núvol electrònic que s'estén per tot el cristal, donant-li als metals la seua opacitat, lluentor i conductivitat elèctrica i tèrmica característiques. L'estructura dels cristals metàlics és més simple perque cada punt reticular del cristal està ocupat per un àtom del mateix metal. Els cristals metàlics por lo regular tenen una estructura cúbica centrada en el cos o en les cares; també poden ser hexagonals de empaquetamiento compacte, per lo que solen ser molt densos. Les seues propietats varien d'acort a l'espècie i van des de blans a durs i en punts de fusió de baixos a alts, pero tots en general són bons conductors de calor i electricitat.
Simetria dels cristals
[editar | editar còdic]La classificació principal dels cristals s'efectua d'acort al seu simetria. Un objecte o apany presenta simetria si en ell pot efectuar-se alguna operació tal que permaneixca idèntic a sí mateixa.
Solament es presenten alguns elements de simetria en els cristals. Estos són: centre de simetria, eixos secundaris, eixos ternarios, eixos cuaternarios, eixos senarios, eixos d'inversió cuaternarios, eixos d'inversió senarios i pla de simetria. Un cristal és invariante con relación a un eix d'orde Q, si el conjunt de les propietats del cristal és el mateix a lo llarc de dos direccions, les quals es deduïxen una d'una atra per una rotació d'un àngul 2N/Q radianes entorn a eixe eix. Per lo que, com a conseqüència de la seua triple periodicitat, es demostra que el mig cristalí solament pot posseir eixos d'orde 2, 3, 4 o 6; els eixos de simetria quinarios no es troben en els cristals, perque l'àngul del pentàgon, 108°, no és divisor de 360°.
Són molts els métodos existents per a determinar la simetria i l'estructura d'un cristal, en particular el goniómetro òptic i el microscopi polarizante i sobretot la difracció de rajos X.
Els cristals es presenten en treinta y dos combinacions d'elements de simetria puntual denominades les treinta y dos classes de cristals.
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ «Crystal». Consultat el 5 d'octubre de 2014.
- ↑ Ensaig "L'aigua freda", undècim capítul del llibre L'electró és esquerrer i atres ensajos, d'Isaac Asimov, aproximadament en el lloc 56 % del llibre (aproximadament en el lloc 9,4 % de l'ensaig)
- ↑ Journal of Senar-Crystalline Solids.471
- 490–495.ISSN 0022-3093.doi:10.1016/j.jnoncrysol.2017.05.019.Consultat el 2023-05-05.
- ↑ Química Bàsica, 6ta edició, Buenos Aires, Argentina: Universitat De Buenos Aires, p. 165. ISBN 9789508070395.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Cristal» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.