Cristal

    Estructura ordenada de los átomos o moléculas constitutivos de un sólido cristalino. Se pueden distinguir una estructura microcristalina, sólo observable por microscopio u otros métodos, como, por ejemplo, los métodos de difracción, y otra macroscópica, perceptible a simple vista.

    La segunda se origina a partir de un núcleo microscópico, mediante un proceso de crecimiento que se desarrolla en la región limítrofe entre el cristal que aumenta y el medio externo al mismo. Las características de esta región y las causas que producen el crecimiento son los factores que determinan la estructura final, la cual puede presentar variedades, según las calidades y cantidades en que intervengan dichos factores.

    De forma natural, los cristales pueden crecer mediante diversos modelos, como son:

    Crecimiento sólido-sólido. En este modelo, hay un sólido inicial y otro final que sólo difieren en el tamaño del grano estructural, el cual suele pasar de un tamaño heterogéneo a otro homogéneo, por la acción del calor. El mármol, logrado por crecimiento de la caliza, es un ejemplo de este tipo de procesos, los cuales, por otra parte, no son frecuentes.

    Crecimiento líquido-sólido. Permite el paso de la estructura desordenada típica de la fase líquida a una estructura cristalina presente en la fase sólida. En la transformación, juega un papel fundamental la naturaleza de la fase líquida inicial.

    A veces, los átomos dispersos en el seno de una disolución acuosa, se reúnen, creando así un núcleo a partir del cual se inicia el crecimiento de la fase cristalina sólida.

    En otros casos, la fase líquida es una masa fundida, lo que le confiere tan alta densidad que impide los movimientos de los átomos para reunirse y formar núcleos, por lo que el crecimiento cristalino se efectúa por la acción del calor.

    Este modelo no se da en la Naturaleza, aunque sí en la industria, por ejemplo, para la fabricación de cristales infusibles de rubí. El método que se sigue es lanzar intermitentemente polvos de esa sustancia de modo que atraviesen un foco de calor, generalmente una llama, con lo que sus partículas constitutivas se funden y, al depositarse sobre una superficie, engendran cristales. La siguiente oleada de polvos creará nuevos cristales que, al situarse sobre los anteriores, provocarán el crecimiento de los mismos, crecimiento que no es homogéneo, ya que se verá potenciado en los cristales que, por su posición, reciban el mayor número de los cristales que van cayendo. 

    Crecimiento a partir de vapor. Similar al crecimiento en disolución es típico de drusas, conjunto de cristales que recubren una superficie plana o convexa, y de fumarolas, manifestaciones volcánicas atenuadas, consistentes en chorros de agua vapor a elevadísimas temperaturas.

    Dada la similitud de este modelo al de crecimiento líquido-sólido y la ya mencionada baja frecuencia del primero, se describe éste con más detalle.

    En él, como se ha dicho, se efectúa un proceso de nucleación, que se verifica cuando la disolución está sobresaturada, es decir con una concentración C en el soluto, mayor que la que corresponde a la de la máxima solubilidad o concentración de equilibrio, S0. Esta nucleación puede ser homogénea y heterogénea.

    La homogénea tiene lugar cuando los átomos, moléculas o iones, según el caso, emigran e interaccionan formando el germen del cristal. La condición inexcusable para que este proceso tenga lugar es que el grado de sobresaturación existente sea muy elevado.

    En la heterogénea, la creación de núcleos se verifica sobre un soporte o sustrato, lo que reduce en buena medida la exigencia de un alto grado de sobresaturación. Es mucho más frecuente que la anterior.