Estructura de la Materia: Enlaces Químicos y Sistemas Cristalinos

Conceptos Fundamentales de la Materia

Partículas y Elementos Químicos

El término partícula es un concepto con varios usos. Por lo general, se emplea para nombrar a una porción de materia de dimensiones muy reducidas.

Para la química, una partícula es el fragmento más pequeño de materia que mantiene las propiedades químicas de un cuerpo. En este sentido, los átomos y las moléculas son partículas.

Un elemento químico suele definirse como la sustancia que no puede ser descompuesta en otra más simple mediante una reacción química. El término hace referencia, por otra parte, a la clase de átomos que presenta el mismo número de protones en su núcleo.

El Enlace Químico: La Unión entre Átomos

Conocemos como enlace químico a la fusión de átomos y moléculas para formar compuestos químicos más grandes y complejos dotados de estabilidad.

Tipos de Enlaces Químicos

• Enlace covalente: Ocurre entre átomos no metálicos y de cargas electromagnéticas semejantes (por lo general altas), que se juntan y comparten algunos pares de electrones de su última órbita (la más externa) para conseguir una forma eléctrica más estable. Es el tipo de enlace predominante en las moléculas orgánicas y puede ser de tres tipos: simple (A-A), doble (A=A) y triple (A≡A), dependiendo de la cantidad de electrones compartidos.
• Enlace iónico: Tiene lugar entre átomos metálicos y no metálicos, y consiste en una transferencia permanente de electrones desde el átomo metálico hacia el átomo no metálico, produciendo una molécula cargada eléctricamente, ya sea como cationes (+) o aniones (-).
• Enlace metálico: Se da únicamente entre átomos metálicos de un mismo elemento, que por lo general constituyen estructuras sólidas y sumamente compactas. Es un enlace fuerte que junta los núcleos atómicos entre sí, rodeados de sus electrones como en una nube, y cuesta mucho esfuerzo separarlos.

El Mundo de los Cristales: Estructura y Formación

¿Qué es un Cristal y Cómo se Forma?

Un cristal es un sólido cuyos átomos, moléculas o iones están empaquetados de manera ordenada y con patrones de repetición que se extienden en las tres dimensiones espaciales. La mayoría de los cristales naturales se forman a partir de la cristalización de gases a presión en la pared interior de cavidades rocosas llamadas geodas. La calidad, tamaño, color y forma de los cristales dependen de la presión y composición de los gases en dichas geodas, así como de la temperatura y otras condiciones del magma donde se formen.

Clasificación de los Cristales

Las estructuras y propiedades de los cristales, como el punto de fusión, la densidad y la dureza, están determinadas por el tipo de fuerzas que mantienen unidas a las partículas. Se clasifican en:

• Cristales Iónicos: El cristal está formado por iones positivos y negativos unidos entre sí mediante fuerzas de naturaleza electrostática. Este tipo de cristales son malos conductores del calor y de la electricidad, ya que carecen de electrones libres.
• Cristales Covalentes: Los átomos de los cristales covalentes se mantienen unidos en una red tridimensional únicamente por enlaces covalentes. Este tipo de cristales son extremadamente duros y difíciles de deformar, y son malos conductores del calor y, por lo tanto, de la electricidad.
• Cristales Moleculares: Son sustancias cuyas moléculas son no polares. La característica fundamental de este tipo de cristal es que las moléculas están unidas por las denominadas fuerzas de Van der Waals; estas fuerzas son muy débiles y corresponden a fuerzas de dipolos eléctricos.
• Cristales Metálicos: La estructura de los cristales metálicos es más simple porque cada punto reticular del cristal está ocupado por un átomo del mismo metal. Se caracterizan por tener pocos electrones débilmente ligados a sus capas más externas y están cargados positivamente.

Sistemas y Agregados Cristalinos

Los Siete Sistemas Cristalinos

Los cristales se clasifican en siete sistemas fundamentales según la simetría de su celda unitaria:

1. Cúbico
2. Tetragonal
3. Hexagonal
4. Trigonal
5. Ortorrómbico
6. Monoclínico
7. Triclínico

Agregados Cristalinos Comunes

• Macla: Está formada por dos o más cristales simétricos que han crecido conjuntamente y cuyas caras están perfectamente formadas. Se clasifican en:
  • De penetración: estaurolita o aragonito.
  • Polisimétrica: Sus caras se repiten paralelamente en el espacio, como en la albita.
  • De contacto: La superficie de unión entre dos cristales consiste en un plano de simetría.
  • Cíclica: Repetición no paralela de cristales; un ejemplo es el aragonito.
• Drusa: El depósito de los cristales se ha realizado sobre una superficie más o menos plana, tapizándola. Suelen presentarla la calcita y el cuarzo.
• Geoda: Los cristales se forman creciendo hacia el interior de una cavidad más o menos grande, tapizando su superficie. Las más frecuentes son de cuarzo, baritina, celestina o calcedonia.
• Dendritas: La forma general semeja la de un árbol con sus ramas, ramitas y hojas. Es característico de la pirolusita.