¿Qué son los cristales?
Pendientes impresionantes y anillos de diamantes acentúan a los invitados a una boda. Sobre la mesa, las copas de cristal brillan mientras se llenan de champán. Cuando piensas en cristales, lo más probable es que te vengan a la mente todas estas hermosas decoraciones. Pero, ¡hay mucho más en los cristales! Los cristales se utilizan para dispositivos que funcionan con energía solar, transformadores que transmiten electricidad, resuelven importantes acertijos biológicos en medicina, crean monitores para computadoras y televisión, y sirven como deliciosos bocadillos. Para descubrir cómo los cristales juegan un papel en todas estas funciones, necesitamos cubrir algunos conceptos básicos. Un cristal es cualquier material sólido con sus átomos, o las unidades más pequeñas de materia, organizadas en un patrón repetitivo. Mire este diagrama para ver un ejemplo de cómo se organizan los átomos en un cristal.
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Como puede ver, los átomos se muestran en violeta y verde, dispuestos en un patrón repetitivo específico. Hay cuatro tipos de cristales : covalentes, iónicos, metálicos y moleculares. Cada tipo tiene un tipo diferente de conexión, o enlace , entre sus átomos. El tipo de átomos y la disposición de los enlaces dictan qué tipo de cristal se forma.
Tipos de cristales
Los cristales covalentes son cristales cuyos átomos están conectados con enlaces covalentes. Existen enlaces covalentes donde los átomos comparten electrones. Estos lazos son extremadamente fuertes y muy difíciles de romper. Debido a esto, los cristales en sí también son muy fuertes y tienen altos puntos de fusión. Imagínese pegando cuentas con superpegamento. El superpegamento es el enlace covalente. Ahora piense en intentar pegar cuentas con una barra de pegamento. Probablemente no se mantendrían muy bien juntos. La barra de pegamento es análoga a otro tipo de cristal del que hablaremos más adelante. Un ejemplo de cristal covalente es un diamante, que es una de las sustancias más duras conocidas por el hombre. Los cristales iónicos son cristales cuyos átomos se mantienen unidos mediante enlaces iónicos o enlaces cargados. Con estos enlaces iónicos , un átomo está cargado negativamente y es atraído por otros átomos del cristal que están cargados positivamente. Están organizados en un patrón basado en los cargos. Estos cristales son típicamente sólidos con un alto punto de fusión. Un ejemplo de cristal iónico es la sal de mesa. Los cristales metálicos son cristales hechos de elementos metálicos. Estos cristales brillan con el brillo lustroso que pensamos que tienen los metales. Son muy buenos conductores de calor y electricidad. El cobre se puede extraer de los cristales de cobre para formar un alambre de cobre que se utiliza para transmitir electricidad en nuestros hogares. El punto de fusión de estos cristales depende del metal utilizado en el cristal. Las pepitas de oro son un ejemplo de cristales metálicos. Los cristales moleculares son cristales formados a partir de enlaces débiles llamados enlaces de hidrógeno. Estos tienen que ver con la forma en que las diminutas partículas cargadas en los átomos, llamadas electrones, están dispuestas entre diferentes átomos de hidrógeno. Estas uniones son muy débiles y son análogas al adhesivo en barra de pegamento del que hablamos antes. Debido a esto, los cristales moleculares suelen tener puntos de fusión más bajos que otros cristales. Un ejemplo familiar es el caramelo de roca, el caramelo de azúcar cristalino en un palo. Otros ejemplos son los cristales de hielo y el hielo seco o el dióxido de carbono congelado. Los científicos utilizan cristales moleculares para identificar la forma de varias proteínas microscópicas dentro de las células.
Estructura de cristales
Los cristales obtienen su estructura de la forma en que los átomos dentro de ellos se unen. Esto hace que aparezca una forma específica a medida que el cristal crece. Los científicos usan la forma y el tipo de enlaces entre los átomos para clasificar los cristales. Las estructuras cristalinas se conocen como sistemas cristalinos . Hay siete tipos de sistemas de cristal y cada uno crea un tipo de cristal de aspecto diferente. El primer tipo es un cristal cúbico. Los cristales cúbicos se caracterizan por tener lados de igual tamaño y una apariencia de cubo. Este cristal de pirita, un tipo de cristal cúbico, se ha adherido a una roca.
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Los cristales hexagonales tienen seis lados de longitud uniforme y dos extremos en forma de hexágono paralelos entre sí. Los cristales tetragonales parecen rectángulos. También hay cristales ortorrómbicos , que no son rectangulares, sino que parecen dos pirámides juntas con un cilindro en el medio. Los cristales trigonales se ven similares, pero la forma es de dos pirámides unidas de punta a punta. Los cristales monoclínicos forman prismas y los cristales triclínicos no tienen una forma geométrica regular, sino formas abstractas.
Resumen de la lección
En resumen, un cristal es cualquier material sólido con sus átomos organizados en un patrón repetitivo. Hay cuatro tipos de cristales. Los cristales covalentes ocurren cuando los átomos forman enlaces covalentes fuertes. Tales cristales, como los diamantes, son muy resistentes. Los cristales iónicos , como la sal de mesa, son duros y estables, pero están formados por átomos conectados por cargas eléctricas. Los cristales metálicos se forman a partir de elementos metálicos y conducen bien la electricidad. Cristales moleculares, como el caramelo de roca, se forman a través de enlaces de hidrógeno y generalmente son débiles y tienen un punto de fusión bajo. Hay siete estructuras principales de cristales, según la forma del cristal. Estos son cúbicos, hexagonales, tetragonales, ortorrómbicos, trigonales, monoclínicos y triclínicos.
Vocabulario y definiciones de Crystal
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- Cristal : cualquier material sólido cuyos átomos están organizados en un patrón repetido de uno de cuatro tipos: covalente, iónico, metálico y molecular.
- Cristal covalente : los átomos comparten electrones; diamante
- Cristal iónico : los átomos se unen mediante cargas opuestas; sal de mesa
- Cristales metálicos : los átomos son elementos metálicos; Nuggets de Oro
- Cristales moleculares : los átomos forman enlaces de hidrógeno débiles; caramelo
- Sistemas cristalinos : los átomos en un cristal se unen en formas y patrones específicos conocidos como sistemas. Los cuatro tipos de cristales pueden aparecer como uno de los siete tipos de estructuras / sistemas: cúbico, hexagonal, tetragonal, ortorrómbico, trigonal, monoclínico y triclínico.
Los resultados del aprendizaje
Una vez que los alumnos hayan completado esta lección, deben estar preparados para:
- Definir cristales y sistemas cristalinos
- Describir los cuatro tipos de cristales, incluidos los tipos de enlaces.
- Enumere ejemplos de los cuatro tipos de cristales
- Esquema de los siete sistemas de cristal
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