2. El proceso de cristalización

Según se amplía mi colección, voy buscando minerales que formen cristales diferentes. ¿Cuantas formas existirán?. Recientemente, Me han regalado unos cristales de cuarzo de la variedad llamada cristal de roca. Presentan unas formas muy bonitas.
Imagen 17. Fuente ISFTIC bajo licencia Creative Commons.


Redes cristalinas

Todos los minerales poseen una estructura interna perfectamente ordenada, pero suelen presentar formas externas irregulares. Sin embargo, algunas veces no es así y forman cristales. Por ejemplo, el cristal de roca de la imagen superior es un ejemplo de mineral que muestra externamente una forma geométrica regular.

Los átomos de los elementos que forman el mineral se disponen ocupando los vértices, las caras o las aristas de la forma geométrica y forman una red cristalina en la que se pueden definir los siguientes elementos de simetría:

  • Centro de simetría. Es un punto de la red cristalina que divide en partes iguales a cualquier segmento que pase por él y que haya sido trazado desde un vértice, cara o arista.
  • Eje de simetría. Es una línea imaginaria que atraviesa la red cristalina de tal forma que cuando esta gira, las caras del cristal se repiten un determinado número de veces.
  • Plano de simetría. Es un plano imaginario que divide la red cristalina en dos partes que son imágenes especulares la una de la otra.

La red cristalina no es mas que una simulación. Se trata de un sistema de líneas imaginarias trazadas desde los puntos en los que se encuentran los componentes del mineral. Estos puntos se llaman nudos. En la red, los nudos se encuentran alineados formando filas cuya intersección forma planos.

Imagen 18. Fuente Javier López bajo licencia Creative Commons.

Los planos reticulares dispuestos en las tres direcciones del espacio definen un poliedro fundamental denominado celda unidad. La celda es la unidad fundamental que forma un cristal. Existen 7 tipos básicos de celda unidad que se muestran en la imagen inferior y que constituyen los 7 sistemas cristalinos.

Imagen 19. Fuente Javier López bajo licencia Creative Commons.

Si te fijas en la imagen cada celdilla unidad es un prisma caracterizado por una relación entre las dimensiones de las aristas (a, b y c) y el ángulo que forman entre ellas (α, β y γ). Para entenderlo mejor, y observar las características de los diferentes sistemas cristalográficos, pincha aquí.

Los cristales se forman uniendo en las tres direcciones del espacio las celdas unidad de forma indefinida, como puedes observar en la imagen inferior. Por eso, la forma externa del mineral recuerda a la forma geométrica de su celda unidad.

Imagen 20. Fuente desconocida bajo licencia Creative Commons.

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Un cristal es un mineral que tiene forma geométrica. Presenta caras planas, aristas y vértices en los que se pueden observar elementos de simetría. Una red cristalina es la disposición ordenada en el espacio de los componentes de un mineral

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Si quieres ampliar tu conocimiento sobre los cristales. La siguiente página muestra información sobre los sistemas cristalográficos en el apartado morfología de los cristales. Pincha sobre la imagen para acceder a ella.
Imagen 21. Fuente UNED bajo licencia Creative Commons.

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Rellena la tabla indicando el sistema cristalino al que corresponde el mineral.
Mineral Sistema cristalino
  

Fíjate en la imagen de esta pirita.
Imagen 22. Fuente ISFTIC bajo licencia Creative Commons.
Si buscas información encontrarás que la pirita pertenece al sistema de cristalización cúbico pero a veces no crece bajo la forma externa de un cubo y la celda unidad puede apilarse para formar un octaedro, como se ve en la imagen 21. Así las diferentes formas o hábitos que adoptan los cristales dependen de una serie de factores químicos y físicos que se dan durante su formación.
Para que un cristal pueda desarrollarse bien, son necesarias algunas condiciones:
  • Tiempo. Si la formación de los enlaces se hace con rapidez, los átomos e iones que forman el mineral no podrán disponerse ordenadamente y formarán vidrio, o los cristales tendrán un escaso desarrollo.
  • Espacio. Para que un cristal se desarrolle bien es necesario que disponga de espacio libre para crecer. Si hay limitaciones espaciales se producirán interferencias por el crecimiento simultáneo de cristales próximos y ninguno de ellos adquirirá su forma geométrica.
  • Reposo. Un ambiente turbulento dificulta el proceso de desarrollo de los cristales.
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Los cristales más grandes del mundo se localizan en la mina de Naica en Mexico. La cueva contiene cristales naturales de dimensiones descomunales. Algunos poseen 12 m de longitud, cerca de 2 m de diámetro y pesan más de 55 toneladas.
Imagen 23. Fuente A. Ordoñez derechos reservados.

Mecanismos de cristalización

El proceso por el que se originan los cristales recibe el nombre de cristalización. La cristalización puede producirse por:

  • Recristalización. Se produce cuando un mineral ya cristalizado sufre una alteración de las condiciones fisicoquímicas que provocan un cambio en la posición de los elementos de la red cristalina formando un cristal diferente sin que se produzca un cambio de estado. Un ejemplo es la andalucita.
  • Precipitación química a partir de una disolución acuosa. Los iones disueltos se enlazan entre sí a medida que el disolvente desaparece o cambian las condiciones de solubilidad. Así se forman la halita o el yeso. Las salinas, como la mostrada en la imagen inferior, permiten obtener la sal común por este mecanismo.
Imagen 24. Fuente L.Solano bajo licencia Creative Commons.
  • Sublimación de sustancias disueltas en gases. Por ejemplo, en los conductos volcánicos, los gases que escapan solidifican al contacto con el exterior, formando cristales. Esto ocurre con el azufre, como puedes observar en la imagen inferior.
Imagen 25. Fuente Gabe D bajo licencia Creative Commons.
  • Solidificación de materiales fundidos. Así se forman los cristales de las rocas plutónicas, por enfriamiento del magma. El magma al perder temperatura, inicia el proceso de cambio de estado de los minerales que solidifican y forman cristales de diferente tamaño según las condiciones.
lava
Imagen 26. Fuente germeister bajo licencia Creative Commons.
Pregunta de Selección Múltiple
1. Para que un mineral cristalice correctamente necesita ....
Tiempo.
Espacio.
Velocidad.
Reposo.



2. Marca los procesos por los que se puede producir cristalización.
Al fundirse un mineral debido al calor.
A partir de material fundido que se enfría.
Cuando un metal incandescente se mete en agua.
Por precipitación de sales disueltas.



Por regla general es bastante complicado encontrar cristales aislados de tamaño apreciable en la naturaleza. Lo más normal es observar asociaciones de cristales denominados agregados cristalinos que también presentan hábitos. Dos de los hábitos más habituales son las drusas y las geodas. En las drusas, como la de la imagen inferior, los cristales se encuentran tapizando una superficie plana (como la que muestra la imagen inferior) o convexa.
Imagen 27. Fuente desconocida bajo licencia Creative Commons.
Si se trata de una cavidad esférica o una superficie cóncava hablamos de una geoda.
Imagen 28. Fuente nzebula bajo licencia Creative Commons.
Otros hábitos comunes son:
  • Esférico. Los cristales se disponen formando una esfera.
  • Dendrítico. Los cristales se disponen formando estructuras arborescentes.
  • Columnar. Los cristales se disponen a modo de columna.
  • Fibroso. Los cristales se disponen formando hilos paralelos unos a otros.
  • En roseta. Los cristales se disponen formando placas con distintas orientaciones que simulan los pétalos de una rosa.
  • Acicular. Los cristales tienen forma de aguja.
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El hábito mineral es la forma en la que encontramos los cristales en la naturaleza.

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Identifica los siguientes hábitos cristalinos.

  

También puede ocurrir que dos sustancias químicas distintas, por el hecho de presentar la misma distribución de los átomos de la red cristalina y las mismas dimensiones en sus moléculas, son capaces de formar la misma red cristalina. Este hecho ocurre en minerales como la galena y la halita que cristalizan en el sistema cúbico y presentan cristales muy parecidos. Estos minerales se dice que son isomorfos.

Imagen 29. Fuente UPM bajo licencia CreativeCommons. Imagen 30. Fuente UPM bajo licencia CreativeCommons.

 

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Los minerales suelen llamar la atención. Existe una gran cantidad de variedades y de formas cristalinas. ¿Te atreverías a caracterizar un ejemplar?.
Nos han dado un mineral y debemos identificarlo por sus propiedades más comunes.

 

 

¿Qué mineral será?