Cristal
Un cristal es un sólido cuyos átomos están organizados en un patrón tridimensional repetitivo, lo que produce caras planas y ángulos agudos.
Definition
Un cristal es un sólido cuyas diminutas partículas están alineadas en un patrón repetitivo, como ladrillos en una pared, y ese patrón ordenado es la razón por la que los cristales a menudo tienen caras planas y esquinas agudas. Más precisamente, los átomos, iones o moléculas ocupan posiciones en una red ordenada que se repite en tres dimensiones, y esa red controla la forma externa del cristal (hábito), su exfoliación y muchas propiedades ópticas. Los cristales crecen a partir de fundidos que se enfrían, soluciones que se evaporan o vapor. En un nivel avanzado, un cristal es un sólido con orden traslacional de largo alcance descrito por una de $14$ redes de Bravais y $32$ grupos puntuales, agrupados en $6$ (o $7$) sistemas cristalinos. El crecimiento requiere nucleación seguida de la adición de átomos a la red, a una tasa gobernada por la sobresaturación o el subenfriamiento, y la difracción de rayos X revela el espaciado de la red mediante la ley de Bragg, $n\lambda = 2d\sin\theta$.
Example
Se pueden cultivar cristales de azúcar sobre un hilo en un frasco de agua azucarada; a medida que el agua se evapora, las moléculas de azúcar se apilan formando cristales transparentes y en forma de bloque. La halita forma cubos porque los iones de sodio y cloro se alternan en una red cúbica, el cuarzo forma prismas de seis caras terminados en puntas, y las esmeraldas extraídas cerca de Hiddenite, Carolina del Norte, son cristales hexagonales del mineral berilo. En un plutón de granito que se enfría durante cientos de miles de años, el cuarzo y el feldespato alcanzan un tamaño de centímetros, mientras que el mismo magma que emerge como lava riolítica se enfría bruscamente en una masa fundamental microcristalina o en vidrio. La obsidiana es un sólido amorfo que no tiene red alguna.
Key Insight
Cada copo de nieve es un cristal de hielo, y sus seis brazos provienen de la manera en que las moléculas de agua se enlazan en un patrón hexagonal. El tamaño del cristal registra el tiempo de enfriamiento: los cristales grandes significan un enfriamiento lento bajo tierra, los cristales diminutos significan un enfriamiento rápido en la superficie. Los polimorfos como la calcita y el aragonito, ambos $CaCO_3$, muestran que es la red, y no la fórmula, lo que define al cristal. Qué polimorfo se forma depende de la temperatura, la presión e incluso el contenido de magnesio del agua de mar.