Introducción a la cristalografía

La cristalografía es la ciencia que se encarga expresamente de estudiar la estructura interna de los cristales y todo lo que tenga que ver con el estado sólido de la materia. Es una ciencia un poco desconocida por la gente, digamos que es interdisciplinar, pero muy importante en el estudio de la ciencia en general, porque tiene muchas utilidades que a simple vista nos puede parecer que pertenecen a la otras ciencias, como la química, por ejemplo, pero que realmente tiene su base teórica en la cristalografía.

Si vamos por la calle, podemos fijarnos que muchos conceptos básicos de la cristalografía aparecen en la vida cotidiana, como la propiedad de la periodicidad, la simetría... Son conceptos y ideas que a simple vista nos parecen muy evidentes pero que en esta ciencia, tiene un papel muy destacado, digamos que son las bases de la cristalografía y que por lo general, se cumple siempre.
Para empezar, nos daremos una vuelta por la historia de esta ciencia y posteriormente daremos las bases de la cristalografía para así mañana poder profundizar en algunos aspectos, sencillos pero muy importantes relacionados con esta ciencia.

Los griegos, más concretamente Plinio llamaron cristal a un cristal de roca (el cuarzo).

Allá en el renacimiento, llamaron cristal a todos aquellos minerales con formas geométricas.

Steno (1686-1738) estudió la constancia de ángulos diedros en cristales de cuarzo.

Romé de l'Isle (1735-1790) determinó la ley de la constancia de ángulos.

Haüy (1747-1822) estudió la ley de los índices racionales, la molécula constituyente y la ley de simetría.

Mitscherlich (1794-1863) estudió el isomorfismo y el polimorfismo en los cristales.

Miller (1801-1870) indexó los sistemas cristalinos por primera vez. Los índices de Miller tienen una gran importancia en el estudio de los cristales, es básico conocer qué son y qué significan, en posteriores entradas se intentará dar una visión amplia sobre qué significan éstos.

Hesse (1796-1872) dio a conocer los 32 clases de grupos cristalinos existentes (simetría puntual).

Bravais (1811-1863) estudió y dio a conocer las 14 redes de simetría espacial.

Schoenfliess (1892 – 1928) Barlow (1845 – 1934) Fedorov (1853 -1919) estudiaron los 230 grupos espaciales.

Roëntgen (1845-1923) rayos X.

Von Laue (1879-1960) utilizó los rayos X para estudiar la estructura interna de los cristales (difracción por rayos X).

Edwald y Bragg: leyes de difracción de rayos X.

Bien, una vez expuesta un resumen de la historia de lo que ha sido hasta ahora la ciencia de la cristalografía, pasaremos a explicar las propiedades más importantes y sencillas de esta ciencia, que como vereis, no os sonaran nada extrañas a parte de dos o tres, que si que es posible que no os sean muy conocidas.

Invariancia: Dado un sistema termodinámico con unas condiciones de presión y temperatura determinados, existe una configuración cristalina de mínima energía.

Periodicidad: Es la propiedad fundamental de la cristalografía. A partir de un punto arbitrario en el espacio en cualquier dirección se observa una secuencia de átomos periódica característica que se repite infinitamente.

Simetría: La simetria nos hace equivalentes átomos, iones, moléculas, etc. La simetría tiene que ser compatible con la periodicidad.

Homogeneidad: Las propiedades de la materia cristalina son idénticas en cada una de sus partes. Des de un punto de vista microscópico se refleja en la existencia de entornos idénticos por los átomos que ocupan posiciones cristalograficamente equivalentes.

Anisotropía: Las propiedades de la materia cristalina varian con la dirección. Esto es consecuencia del hecho que la periodicidad a lo largo del cristal no tiene que ser igual en todas las direcciones.