Cristalografía La cristalografía es una técnica importante en varias disciplinas científicas, como la química, química, física y biología y tiene numerosas aplicaciones prácticas en medicina, medicina, mineralogía y mineralogía y desarrollo de nuevos materiales. Por su papel en «hacer frente a desafíos como las enfermedades y los proble problemas mas ambien ambientale tales», s», la UNESCO decl declaró aró el 2014 2014 [1] como el Año el Año Internacional de la Cristalograf Cristalografía ía..
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Orig Origen en del del nom nombre bre
El primer uso del término cristalografía relativo al estudio dio de los los cris crista tale less se debe debe al médi médico co y yatroquímico suizo Maurice Cappeller (1685-1769), que lo utilizó en 1723 en su obra Prodromus crystallographiae de crystallis im proprie sic dictis commentarium .[2][3]
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Cristales de sulfato de cobre (II). (II) . Estos cristales tienen una estructura cristalina ortorrómbica. ortorrómbica .
Teoría
Un material cristalino es aquel en el que los átomos se estructuran en redes basadas en la repetición tridimensional de sus compo compone nente ntes. s. La estru estructu ctura ra repet repetiti itiva va se denom denomina ina celda unitaria. unitaria. Los cristales se clasifican según las propiedades de simetría de la celda unitaria. Estas propiedades propiedades de simetría también se manifiestan en ocasiones en simetrías macroscópicas de los cristales, como formas geométricas o planos de fractura. fractura. El estudio de la cristalografía requiere un cierto conocimiento del grupo de simetría. simetría.
La cristalografía es la ciencia que se dedica al estudio y resolución de estructuras de estructuras cristalinas. cristalinas. La mayoría de los minerales adoptan adoptan formascris ormas cristalin talinas as cuando cuando se formanen orman en condiciones favorables. La cristalografía es el estudio del crecimiento, crecimiento, la forma y la geometría la geometría de de estos cristales. cristales.
La disposición disposición de los átomos los átomos en en un cristal cristal puede puede conocer conocer-se por difracción por difracción de rayos X, X , de neutrones de neutrones o o electrones electrones.. La química cristalográfica estudia la relación entre la composición química, la disposición de los átomos y las Elementos tos de simetrí simetría a fuerzas de enlace entre éstos. Esta relación determina 2.1 Elemen propiedades físicas y químicas de los minerales. Las celdas fundamentales de un cristal presentan elemenCuando las condiciones condiciones son favorable favorables, s, cada elemento o tos de simetría, que son: compuesto químico tiende a cristalizarse en una forma definida definida y característica. característica. Así, la sal sal tiende tiende a formar cris Eje de simetría: es una línea imaginaria que pasa tales cúbicos tales cúbicos,, mientras que el granate granate,, que a veces fora través del cristal, alrededor de la cual, al realizar ma también cubos, se encuentra con más frecuencia en éste éste un giro giro comp comple leto to,, repi repite te dos dos o más más vece vecess el mismisdodecaedros o dodecaedros o triaquisoctaedros triaquisoctaedros.. A pesar de sus diferenmo aspecto. Los ejes pueden ser: monarios, si giran tes formas de cristalización, cristalización, la sal y el granate cristalizan el motivo una vez (360º); binarios, si lo giran dos siempre en la misma clase y sistema. veces (180º); ternarios, si lo giran tres veces (120º); •
En teoría teoría son posib posible less treint treintaa y dos clase clasess crista cristali linas nas,, pero pero sólo una docena incluye prácticamente prácticamente a todos t odos los minerales comunes y algunas clases nunca se han observado. Estas treinta y dos clases se agrupan en seis sistemas cristalinos, caracterizados por la longitud y posición de sus ejes. Los minerales de cada sistema comparten algunas características de de simetría y simetría y forma cristalina, así como muchas propiedades ópticas importantes.
cuaternarios, si lo giran cuatro veces (90º); o senarios, si giran el motivo seis veces (60º). •
Plano de simetría: es un plano imaginario que di-
vide el cristal en dos mitades simétricas especulares, como como el refle reflejo jo en un espejo espejo,, dent dentro ro de la celd celda. a. PuePuede haber múltiples planos de simetría. Se representa con la letra m. 1
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2 TEORÍA
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Una sola cara: pedión Dos caras: •
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Pinacoide: iguales y paralelas relacionadas por un plano o eje binario. Domo: no paralelas que se relacionan por un plano. Esfenoide: no paralelas relacionadas por un eje binario.
Prismas, pirámides, bipirámides, trapezoedros, escalenoedros. Clases cristalinas.
Las posibles agrupaciones de los elementos de simetría son treinta y dos y a éstos corresponden otras tantas clases cristalinas, más una a la que no corresponde ninguno de tales elementos de simetría. Todos los cristales se hallan Modelo de red de un sistema cristalino cúbico simple. comprendidos en estas treinta y dos clases que, a su vez, se reagrupan en siete sistemas (cúbico o manométrico, tetragonal, hexagonal, trigonal o romboédrico, rómbico, Centro de simetría: es un punto dentro de la celda monoclínico y triclínico). que, al unirlo con cualquiera de la superficie, repite al otro lado del centro y a la misma distancia un punto similar. 2.4 Propiedades •
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Sistemas cristalinos: todas las redes cristalinas, al
igual que los cristales, que son una consecuencia de las redes, presentan elementos de simetría. Si se clasifican los 230 grupos espaciales según los elementos de simetría que poseen, se obtienen 32 clases de simetría (cada una de las cuales reúne todas las formas cristalinas que poseen los mismos elementos de simetría) es decir, regular o cúbico, tetragonal, hexagonal, romboédrico, rómbico, monoclínico y triclínico.
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2.2
Tipos de hábito cristalino
El hábito es el aspecto externo del cristal, los distintos tipos de hábito dependen de la estructura del mineral y de las condiciones externas en las que se forman, son: •
Hábito cristalino:
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Hábito acicular: cristales con gran desarrollo de ca-
es el aspecto que presenta un cristal como consecuencia del diferente desarrollo de sus caras. ras verticales. Tienen aspecto de agujas.
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Hábito hojoso: cristales con aspecto de hojas por
el gran desarrollo de las caras horizontales. 2.3
Formas cristalográficas
Es el conjunto de caras iguales que están relacionadas por su simetría:
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Sistema triclínico (a≠b≠c α ≠ β ≠ γ ≠90º): no posee ninguna simetría mínima. Sistema monoclínico (a≠b≠c α = γ =90º≠ β >90º): Presenta como simetría mínima un eje de rotación binario o un eje de inversión binario (=plano de simetría) Sistema ortorrómbico (a≠b≠c α = β = γ =90º): Como mínimo posee tres ejes binarios perpendiculares entre sí. Sistema tetragonal (a=b≠c α = β = γ =90º): posee como característica fundamental un eje de rotación cuaternario o un eje de inversión cuaternario. Sistema hexagonal (a=b≠c α = β =90º, γ =120º): su característica fundamental es la presencia de un eje de rotación senario o un eje de inversión senario (eje ternario + plano de simetría perpendicular). Para mayor precisión, generalmente se introduce un cuarto eje i, coplanario con a y b, que forma un ángulo de 120º con cada uno de ellos, así la cruz axial será (a=b=i≠c α = β =90º, γ =120º). Índices de Miller hexagonales: como se trabaja con un cuarto índice, que se sitúa en el plano a1 a2 y a 120º de cada uno de estos ejes, los planos hexagonales se van a representar por cuatro índices (hkil). El valor de i se determina como -(h+k). Sistema romboédrico o trigonal (a=b=c α = β = γ ≠90º): su característica común es la presencia de un eje de rotación ternario o un eje de inversión ternario (eje ternario + centro de simetría).
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Sistema cúbico (a=b=c α = β = γ =90º): posee como característica fundamental cuatro ejes de rotación ternarios inclinados a 109,47º.
Métodos
Los métodos cristalográficos se apoyan fuertemente en el análisis de los patrones de difracción que surgen de una muestra cristalina al irradiarla con un haz de rayos X, neutrones o electrones. La estructura cristalina también puede ser estudiada por medio de microscopía electrónica.
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Factor de empaquetamiento atómico
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Rosalind Franklin
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Referencias
[1] «Año Internacional de la Cristalografía». Organización de las Naciones Unidas [2] Cappeller, M. A. (1723) Prodromus crystallographiae, de cristallis improprie sic dictus commentarium . Lucerna. 43 págs. [3] Amorós, J. L. (1978) La gran aventural del cristal . Editorial de la Universidad Complutense de Madrid. Pág. 156 [E. Prints Complutense, 2015]
La cristalografía en biología
La cristalografía asistida por rayos X es el principal mé- 8 todo de obtención de información estructural en el estudio de proteínas y otras macromoléculas orgánicas (como la doble hélice de ADN, cuya forma se identificó en patrones de difracción de rayos X). El análisis de moléculas tan complejas y, muy especialmente, con poca simetría requiere un análisis muy complejo utilizándose ordenadores para ajustar el patrón de difracción a las posibles estructuras. El Banco de Datos de Proteínas (PDB) contiene información estructural de proteínas y otras macromoléculas biológicas.
Enlaces externos •
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La cristalografía en ingeniería de materiales
Las propiedades de los materiales cristalinos dependen en gran medida de su estructura cristalina. Los materiales de ingeniería son por lo general materiales policristalinos. Así como las propiedades del monocristal están dadas por las características de los átomos del material, las propiedades de los policristales son determinadas por las características y la orientación espacial de los cristales que lo componen. La técnica de difracción de rayos X permite estudiar la estructura del monocristal mediante la identificación de los planos difractantes según la ley de Bragg, lo cual es útil para la determinación de fases. Además, los métodos cristalográficos permiten estudiar también la distribución de orientaciones cristalográficas en un material, conocida también como textura cristalográfica.
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Véase también •
Grupo de simetría
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Red de Bravais
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9 ORIGEN DEL TEXTO Y LAS IMÁGENES, COLABORADORES Y LICENCIAS
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Origen del texto y las imágenes, colaboradores y licencias
9.1 •
Texto Cristalografía Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Cristalograf%C3%ADa?oldid=90514936 Colaboradores: AstroNomo, Maveric149,
Moriel, Sauron, Rosarino, Opinador, Tano4595, Jsanchezes, Wricardoh, Xenoforme, Renabot, Soulreaper, Airunp, Emijrp, Rembiapo pohyiete (bot), LP, RobotQuistnix, Yrbot, FlaBot, YurikBot, GermanX, Deivid, KnightRider, Gothmog, C-3POrao, Eloy, Ppja, Maldoror, Yleon, BOTpolicia, CEM-bot, Alexav8, Ignacio Icke, Erius~eswiki, Jpwiff, Thijs!bot, Cristiantoledo, Escarbot, Darkpaez, Nosdo, JAnDbot, Ingolll, TXiKiBoT, Humberto, Nioger, Idioma-bot, Xvazquez, VolkovBot, Matdrodes, Synthebot, ElioLuis, SieBot, Escarsa, Ivanics, Copydays, Antón Francho, Kikobot, DragonBot, Veon, Botito777, Alexbot, Raulshc, PePeEfe, AVBOT, MastiBot, Diegusjaimes, MelancholieBot, Luckas-bot, Roinpa, Mendizi, Mcapdevila, ArthurBot, Ortisa, Jkbw, Diake, Paladium, TobeBot, Wikiuv-uv, Foundling, EmausBot, ZéroBot, Elías, Mentibot, ChuispastonBot, XanaG, UAwiki, Ninrouter, Matnicoba, Acratta, Elvisor, Legobot, Rafael.silvestreb, Jose Verdugo1994, Jarould, Lectorina, Ks-M9 y Anónimos: 66
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