5.1: Cristalografía
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Tradicionalmente, la cristalografía es el estudio de los cristales y describiéndolos de acuerdo con observaciones geométricas. Esto implica la medición de las caras cristalinas en relación con sus ejes cristalinos imaginarios (usando un goniómetro) y la simetría.
En los tiempos modernos, la cristalografía es el estudio de las disposiciones atómicas en sólidos mediante fotografía de difracción de rayos X.
Algunos sólidos no tienen una disposición estructurada de átomos, por ejemplo, vidrio y ópalo. Nos referimos a estos sólidos no estructurados como “amorfos”.
Un cristal:
- es un sólido geométrico unido por superficies planas
- tiene un patrón regular y simétrico de átomos ('retículo cristalino')
- tiene propiedades físicas y ópticas que pueden variar con la dirección
Un sólido amorfo tiene:
- sin forma definida ('no cristalino')
- propiedades físicas y ópticas que permanecen iguales en todas las direcciones
Idealmente, los cristales individuales se pueden observar a simple vista, sin embargo, algunos cristales son tan pequeños que no se pueden detectar sin aumento. A menudo estos pequeños cristales se unen para formar un sólido y este tipo de sólido se llama policristalino (poli = muchos).
Anteriormente, las estructuras policristalinas se dividían en microcristalinas y criptocristalinas.
- Los cuerpos microcristalinos están compuestos por pequeños cristales que se pueden observar individualmente con aumento (como un microscopio).
- Las sustancias criptocristalinas están compuestas por cristales tan pequeños que un microscopio no puede distinguir cristales individuales.
Los microscopios modernos, que pueden magnificar hasta 0.3nm, han hecho que el término criptocristalino sea obsoleto.
Según la observación, dividimos los cristales en 3 grupos y 7 sistemas cristalinos.
Cabe señalar que algunos institutos gemológicos (especialmente los estadounidenses como el GIA) no consideran el sistema trigonal como un sistema por sí solo sino que lo clasifican como un subgrupo del sistema hexagonal.
Tabla\(\PageIndex{1}\): Crystal Systems
| Sistema de cristal | Grupo | Ejes de simetría | Planos de simetría | Centro de simetría | Ejes de cristal (con dimensiones y ángulos) |
|---|---|---|---|---|---|
| Cúbico (isométrico) | I | 13 | 9 | 1 | 3 (a = a = a) (todos a 90° entre sí) |
| Tetragonal | II | 5 | 5 | 1 | 3 (a = a ≠ c) (todos a 90° entre sí) |
| Hexagonal | II | 7 | 7 | 1 | 4 (a = a = a ≠ c) (3 a 120°, eje c a 90° con respecto a ellos) |
| Trigonal | II | 4 | 3 | 1 | 4 (a = a = a ≠ c) (3 a 120°, eje c a 90° con respecto a ellos) |
| Ortorrómbico | III | 3 | 3 | 1 | 3 (a ≠ b ≠ c) (todos a 90° entre sí) |
| Monocínicos | III | 1 | 1 | 1 | 3 (a ≠ b ≠ c) (a inclinándose a c, b a 90° con respecto a ellos) |
| Triclínica | III | ninguno | ninguno | 1 | 3 (a ≠ b ≠ c) (todos inclinados) |
Los 7 sistemas cristalinos antes mencionados se dividen en 32 clases. Estas clases tienen diferentes niveles de simetría dentro de cada sistema. Las simetrías dadas anteriormente son los niveles más altos de simetría dentro de cada sistema.
Por ejemplo, la turmalina mineral trigonal tiene diferentes terminaciones en los extremos del prisma (debido al hemimorfismo) y así perderá un plano de simetría.
Las piedras preciosas del Grupo I son isométricas (misma longitud en todas las direcciones de los ejes cristalinos). Las piedras preciosas del Grupo II son uniaxiales y el Grupo III son biaxiales.