Sistemas cristalinos

¿Qué son los sistemas cristalinos?

Los sistemas cristalinos son un conjunto de características geométricas y elementos de simetría que permiten clasificar distintos conglomerados de cristales. Así, dependiendo de las longitudes relativas de sus lados, el ángulo entre sus caras, sus ejes internos y otros aspectos geométricos, la forma de un cristal termina diferenciándose de otro.

Si bien los sistemas cristalinos están directamente vinculados a la estructura cristalina de los minerales, metales, compuestos inorgánicos u orgánicos, estos aluden más a las cualidades de su forma externa, y no a la disposición interna de sus átomos, iones o moléculas.

Los seis sistemas cristalinos son cúbico, tetragonal, hexagonal, ortorrómbico, monoclínico y triclínico. Del sistema hexagonal deriva el trigonal o romboédrico. Cualquier cristal en su estado puro, tras ser caracterizado, pasa a pertenecer a uno de estos seis sistemas.

En la naturaleza a veces basta con mirar los cristales para saber a qué sistema pertenecen, si se tiene un claro dominio de la cristalografía. En numerosas ocasiones, sin embargo, esto resulta una ardua labor, debido a que los cristales están “revueltos” o “deformados”, producto de las condiciones de su entorno durante su crecimiento.

Concepto y caracterización de los sistemas cristalinos

Los sistemas cristalinos en principio pueden parecer un tema abstracto y de difícil comprensión. En la naturaleza no se anda buscando cristales que tengan la forma exacta de un cubo, sino que compartan con este todas sus cualidades geométricas y de isometría. Aun con esto en mente, visualmente puede seguir siendo imposible averiguar a cuál sistema cristalino pertenece un ejemplar.

Para ello existen técnicas instrumentales de caracterización, las cuales entre sus resultados arrojan los valores para ciertos parámetros que revelan qué sistema cristalino está bajo estudio; y además, señalan las propiedades químicas del cristal.

La técnica predilecta para caracterizar los cristales es, pues, la cristalografía de rayos X, específicamente la de difracción de rayos X en polvo.

En resumidas palabras: un haz de rayos X interacciona con el cristal y se obtiene un patrón de difracción: una serie de puntos concéntricos, cuya forma depende de la ordenación interna de las partículas. Procesando los datos, se termina calculando los parámetros de la celda unitaria; y con esto, se determina el sistema cristalino.

No obstante, cada sistema cristalino se compone a su vez de clases cristalinas, las cuales suman un total de 32. Asimismo, de estas derivan otras formas adicionales distintas. Es por eso que los cristales son muy variopintos.

Tipos de sistemas cristalinos

• Cúbico o isométrico. El sistema cúbico o isométrico corresponde a los cristales altamente simétricos. El cubo, por ejemplo, presenta una serie de operaciones de simetría que lo caracterizan. En el centro del cubo, imaginemos que se traza una cruz que toca las caras de arriba, la de abajo y la de los lados. Las distancias son iguales y se interceptan en ángulos rectos. Si un cristal cumple con la simetría del cubo, aun cuando no tenga precisamente dicha forma, pertenecerá a este sistema cristalino. Es aquí donde vienen a relucir las cinco clases cristalinas que integran el sistema cúbico: el cubo, el octaedro, el dodecaedro rómbico, el icositetraedro y el hexacisoedro. Cada clase posee sus propias variantes, las cuales además pueden estar o no truncadas (con vértices planos).

• Tetragonal. El sistema tetragonal puede visualizarse como si fuera un rectángulo al cual se le ha dado volumen. A diferencia del cubo, su eje c es más largo o corto que sus ejes a. Podría verse también como un cubo estirado hacia arriba o comprimido. Las clases cristalinas que componen el sistema tetragonal son los primas y pirámides de cuatro lados, las doble pirámides de ocho lados, los trapezoedros, y nuevamente el icositetraedro y el hexacisoedro. A menos que se disponga de figuras de papel a la mano, será complicado reconocer estas formas sin ayuda de años de experiencia.

• Hexagonal. Cualquier forma cristalina cuya base corresponda a la de un hexágono pertenecerá al sistema cristalino hexagonal. Algunas de sus clases cristalinas son: pirámides de doce lados y pirámides dobles.
• Trigonal. La base de un cristal que pertenece al sistema trigonal también es hexagonal; pero en lugar de tener seis lados, tiene tres. Sus clases cristalinas vienen a ser: prismas o pirámides de tres lados, el romboedro y el escalenoedro.
• Ortorrómbico. En el sistema ortorrómbico, sus cristales tienen una base romboédrica, originando formas cuyos tres ejes tienen longitudes distintas. Sus clases cristalinas son: bipiramidal, biesfenoidal y pinacoides.
• Monoclínico. Esta vez, en el sistema monoclínico, la base es un paralelogramo y no un rombo. Sus clases cristalinas son: esfenoidal y prismas de tres lados.

• Trioclínico. Los cristales que pertenecen al sistema triclínico son los más asimétricos. Para empezar, todos sus ejes tienen longitudes distintas, así como los ángulos de sus caras, las cuales están inclinadas. De aquí viene su nombre: tres ángulos inclinados, triclínicos. Estos cristales suelen confundirse con los ortorrómbicos, hexagonales, y adoptan además formas pseudocúbicas. Entre sus clases cristalinas están los pinacoides, pediones y formas con números pares de caras.

Ejemplos de sistemas cristalinos

A continuación se citarán algunos ejemplares correspondientes para cada uno de los sistemas cristalinos.

• Cúbico o isométrico. La halita, conocida también como sal común o cloruro de sodio, es el ejemplar más representativo del sistema cúbico o isométrico. Entre otros minerales o elementos que pertenecen a este sistema están:
  • Fluorita.
  • Magnetita.
  • Diamante.
  • Espinela.
  • Galena.
  • Bismuto.
  • Plata.
  • Oro.
  • Pirita.
  • Granate

• Tetragonal. En el caso del sistema tetragonal, el mineral wulfenita es el ejemplar más representativo. Entre otros minerales de este sistema tenemos:
  • Casiterita.
  • Circón.
  • Calcopirita.
  • Rutilo.
  • Anatasa.
  • Scheelita.
  • Apofilita.

• Ortorrómbico. Entre los minerales que cristalizan en el sistema ortorrómbico tenemos:
  • Tanzanita.
  • Barita.
  • Olivina.
  • Azufre.
  • Topacio.
  • Alejandrita.
  • Anhidrita.
  • Permanganato de potasio.
  • Perclorato de amonio.
  • Crisoberilo.
  • Zoisita.
  • Andalusita.

• Monoclínico. Entre los minerales del sistema monoclínico tenemos:
  • Azurita.
  • Yeso.
  • Piroxeno.
  • Mica.
  • Espodumena.
  • Serpentina.
  • Piedra de luna.
  • Vivianita.
  • Petalita.
  • Crisocola.
  • Lazulita.

• Trioclínico. Entre los minerales del sistema triclínico tenemos:
  • Amazonita.
  • Feldespato.
  • Calcantita.
  • Rodonita.
  • Turquesa.

• Hexagonal. En la imagen superior tenemos un ejemplo de cuando las formas naturales delatan al instante el sistema cristalino del mineral. Entre algunos minerales que cristalizan en el sistema hexagonal tenemos:
  • Esmeralda.
  • Calcita.
  • Dolomita.
  • Turmalina.
  • Cuarzo.
  • Apatita.
  • Zincita.
  • Morganita.

• Trigonal. Finalmente, entre algunos minerales pertenecientes al sistema trigonal tenemos:
  • Axinita.
  • Pirargirita.
  • Nitratina.
  • Jarosita.
  • Ágata.
  • Rubí.
  • Ojo de tigre.
  • Amatista.
  • Jaspe.
  • Zafiro.
  • Cuarzo ahumado.
  • Hematita.

Referencias

1. Shiver & Atkins. Química Inorgánica (Cuarta edición). McGraw Hill.
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Química (8va ed.). CENGAGE Learning.
3. Crystal Structure and Crystal Systems. Recuperado de geologyin.com.
4. Crystal system. Recuperado de en.wikipedia.org.
5. The Seven Crystal Systems. Recuperado de crystalage.com.