SISTEMES CRISTAL·LINS: CONCEPTE I CARACTERITZACIÓ, TIPUS, EXEMPLES - QUIMICA - 2025

Els sistemes cristal·lins són un conjunt de característiques geomètriques i elements de simetria que permeten classificar diferents conglomerats de vidres. Així, depenent de les longituds relatives dels seus costats, l'angle entre les seves cares, els seus eixos interns, i altres aspectes geomètrics, la forma d'un cristall acaba diferenciant d'un altre.

Si bé els sistemes cristal·lins estan directament vinculats a l'estructura cristal·lina dels minerals, metalls, compostos inorgànics o orgànics, aquests al·ludeixen més a les qualitats de la seva forma externa, i no a la disposició interna dels seus àtoms, ions o molècules.

La rica diversitat dels vidres mineralògics i les seves simetries tenen el seu suport sobre sis sistemes cristal·lins. Font: Pexels.

Els sis sistemes cristal·lins són cúbic, tetragonal, hexagonal, ortorrómbico, monoclínic i triclínic. De el sistema hexagonal deriva el trigonal o romboedral. Qualsevol vidre en el seu estat pur, després de ser caracteritzat, passa a pertànyer a un d'aquests sis sistemes.

En la naturalesa de vegades n'hi ha prou amb mirar els vidres per saber a quin sistema pertanyen; sempre que es tingui un clar domini de la cristal·lografia. En nombroses ocasions, però, això resulta una àrdua tasca, a causa que els vidres estan "remenats" o "deformats", producte de les condicions del seu entorn durant el seu creixement.

Concepte i caracterització

Els sistemes cristal·lins en principi poden semblar un tema abstracte i de difícil comprensió. En la naturalesa no es va buscant vidres que tinguin la forma exacta d'un cub; sinó que comparteixi amb aquest totes les seves qualitats geomètriques i d'isometria. Fins i tot amb això en ment, visualment pot seguir sent impossible esbrinar a quin sistema cristal·lí pertany un exemplar.

Per a això existeixen tècniques instrumentals de caracterització, les quals entre els seus resultats llancen els valors per a certs paràmetres que revelen quin sistema cristal·lí està sota estudi; ia més, assenyala les propietats químiques de l'vidre.

La tècnica predilecta per caracteritzar els vidres és, doncs, la cristal·lografia de raigs X; específicament, la de difracció de raigs X en pols.

En resum paraules: un feix de raigs X interacciona amb el vidre i s'obté un patró de difracció: una sèrie de punts concèntrics, la forma depèn de l'ordenació interna de les partícules. Processant les dades, s'acaba calculant els paràmetres de la cel·la unitària; i amb això, es determina el sistema cristal·lí.

No obstant això, cada sistema cristal·lí es compon al seu torn de classes cristal·lines, les quals sumen un total de 32. Així mateix, d'aquestes deriven altres formes addicionals diferents. És per això que els cristalls són molt variats.

Tipus de sistemes cristal·lins

Cúbic o isomètric

El cub és tot just una de les classes cristal·lines que tanca el sistema cúbic. Font: Smiddle

El sistema cúbic o isomètric correspon als vidres altament simètrics. El cub, per exemple, presenta una sèrie d'operacions de simetria que el caracteritzen. Al centre de la galleda imaginem que es traça una creu que toca les cares de dalt, la de baix, i la dels costats. Les distàncies són iguals i es intercepten en angles rectes.

Si un vidre compleix amb la simetria de la galleda, tot i que no tingui precisament aquesta forma, pertanyerà a aquest sistema cristal·lí.

És aquí on vénen a la llum les cinc classes cristal·lines que integren el sistema cúbic: el cub, l'octaedre, el dodecaedre ròmbic, el icositetraedro i el hexacisoedro. Cada classe posseeix les seves pròpies variants, les quals a més poden estar o no truncades (amb vèrtexs plans).

tetragonal

Unitat tetragonal. Font: Stannered via Wikipedia.

El sistema tetragonal pot visualitzar-se com si fos un rectangle a el qual se li ha donat volum. A diferència de la galleda, el seu eix c és més llarg o curt que els seus eixos a. Podria veure també com una galleda estirat cap amunt o comprimit.

Les classes cristal·lines que componen el sistema tetragonal són els primeres i piràmides de quatre costats, les doble piràmides de vuit costats, els trapezoedros, i novament el icositetraedro i el hexacisoedro. Llevat que es disposi de figures de paper a la mà, serà complicat reconèixer aquestes formes sense ajuda d'anys d'experiència.

hexagonal

Unitat hexagonal. Font: Stannered via Wikipedia.

Qualsevol forma cristal·lina la base correspongui a la d'un hexàgon pertanyerà a l'sistema hexagonal. Algunes de les seves classes cristal·lines són: piràmides de dotze costats i piràmides dobles.

trigonal

La base un vidre que pertany a sistema trigonal també és hexagonal; però en lloc de tenir sis costats, tenen tres. Les seves classes cristal·lines vénen a ser: prismes o piràmides de tres costats, el romboedro i el escalenoedro.

ortorrómbico

En el sistema ortorrómbico seus cristalls tenen una base romboèdrica, originant formes que els seus tres eixos tenen longituds diferents. Les seves classes cristal·lines són: bipiramidal, biesfenoidal i pinacoides.

monoclínic

Aquesta vegada, en el sistema monoclínic la base és un paral·lelogram i no un rombe. Les seves classes cristal·lines són: esfenoïdal i prismes de tres costats.

triclínic

Unitat triclínica. Font: Stannered via Wikipedia.

Els vidres que pertanyen a el sistema triclínic són els més asimètrics. Per començar, tots els seus eixos tenen longituds diferents, així com els angles de les seves cares, les quals es troben inclinades.

D'aquí ve el seu nom: tres angles inclinats, triclínics. Aquests cristalls solen confondre amb els ortorrómbicos, hexagonals, i adopten més formes pseudocúbicas.

Entre les seves classes cristal·lines estan els pinacoides, pedions, i formes amb nombre parells de cares.

Exemples de sistemes cristal·lins

A continuació es citaran alguns exemplars corresponents per a cada un dels sistemes cristal·lins.

Cúbic o isomètric

La halita posseeix cristalls cúbics excepcionals. Font: Parent Géry

L'halita, coneguda també com sal comuna o clorur de sodi, és l'exemplar més representatiu de sistema cúbic o isomètric. Entre d'altres minerals o elements que pertanyen a aquest sistema són:

-Fluorita

-Magnetita

-Diamante

-Espinela

-Galena

-Bismuto

-Plata

-or

-Pirita

-Granate

tetragonal

La wulfenita és l'exemplar més representatiu de l'sistema tetragonal. Font: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

En el cas de el sistema tetragonal, el mineral wulfenita és l'exemplar més representatiu. Entre d'altres minerals d'aquest sistema tenim:

-Casiterita

-Circón

-Calcopirita

-Rutilo

-Anatasa

-Scheelita

-Apofilita

ortorrómbico

El mineral tanzanita pertany a sistema ortoròmbic. Font: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

Entre els minerals que cristal·litzen en el sistema ortoròmbic tenim:

-Tanzanita

-Barita

-Olivina

-Azufre

-Topacio

-Alejandrita

-Anhidrita

-Permanganato de potassi

-Perclorato d'amoni

-Crisoberilo

-Zoisita

-Andalusita

monoclínic

Els cristalls de guix pertanyen a el sistema monoclínic. Font: Lysippos

Entre els minerals de sistema monoclínic tenim:

-Azurita

-Yeso

-Piroxeno

-Mica

-Espodumena

-Serpentina

-Pedra de lluna

-Vivianita

-Petalita

-Crisocola

-Lazulita

triclínic

Els cristalls de calcantita pertanyen a el sistema triclínic. Font: Ra'ike

Entre els minerals de sistema triclínic tenim:

-Amazonita

-Feldespato

-Calcantita

-Rodonita

-Turquesa

hexagonal

Vidres perfectament hexagonals de aiguamarina. Font: Robert M. Lavinsky via Wikipedia.

A la imatge superior tenim un exemple de quan les formes naturals delaten l'instant el sistema cristal·lí de l'mineral. Entre alguns minerals que cristal·litzen en el sistema hexagonal tenim:

-Esmeralda

-Calcita

-Dolomita

-Turmalina

-Cuarzo

-Apatita

-Zincita

-Morganita

trigonal

El mineral axinita pertany a sistema trigonal. Font: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

I finalment, entre alguns minerals pertanyents a sistema trigonal tenim:

-Axinita

-Pirargirita

-Nitratina

-Jarosita

-Ágata

-Rubí

-Compte de tigre

-Amatista

-Jaspe

-Zafiro

-Cuarzo fumat

-Hematita

referències

1. Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgànica. (Quarta edició). Mc Graw Hill.
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8va ed.). Cengage Learning.
3. Geology In. (2020). Crystal Structure and Crystal Systems. Recuperat de: geologyin.com
4. K.Seevakan & S.Bharanidharan. (2018). Crystal Characterization Techniques. International Journal of Pure and Applied MathematicsVolume 119 No 12 2018, 5685-5701.
5. Wikipedia. (2020). Crystal system. Recuperat de: en.wikipedia.org
6. Fredrickson Group. (Sf). The 7 crystal systems. Recuperat de: chem.wisc.edu
7. Crystal Age. (2020). The Seven Crystal Systems. Recuperat de: crystalage.com
8. Dr. C. Menor Salván. (Sf). Isomètric. Universitat d'Alcalá. Recuperat de: espiadellabo.com