¿Qué es una estructura de cristal?

Muchos sólidos y algunos líquidos cristalinos tienen una disposición tridimensional regular y repetitiva de átomos conocida como estructura cristalina o red cristalina. En contraste, un sólido amorfo es un tipo de material sólido, como el vidrio, que carece de una estructura repetitiva de tan largo alcance. Muchas de las propiedades físicas, ópticas y eléctricas de los sólidos o líquidos cristalinos están estrechamente relacionadas con la estructura cristalina. Las unidades repetitivas de una estructura cristalina, que están formadas por pequeñas cajas u otras formas tridimensionales, se denominan "células". Muchas de estas celdas se agrupan en una estructura repetitiva y ordenada para formar la estructura general.

La estructura cristalina de un material cristalino puede afectar muchas de las propiedades generales de ese material. Es uno de los principales factores definitorios que afectan las propiedades ópticas del material, por ejemplo. La estructura cristalina también afecta significativamente la reactividad del material cristalino, ya que determina la disposición de los átomos reactivos en los bordes y las caras exteriores del sólido o líquido cristalino. Otros rasgos importantes del material, incluidas las propiedades eléctricas y magnéticas de algunos materiales, también están determinados en gran medida por la estructura cristalina.

Mineralogistas, cristalogógrafos, químicos y físicos a menudo estudian materiales cristalinos en entornos de laboratorio. Algunos aspectos simples de las estructuras cristalinas pueden determinarse a través de mediciones geométricas simples, pero varios métodos basados ​​en la difracción de rayos X, neutrones, electrones u otras partículas permiten determinaciones de estructura mucho más fáciles y precisas. Algunos investigadores solo se preocupan por determinar la estructura de un material cristalino dado, mientras que otros están más interesados ​​en determinar cómo esa estructura se conecta con las otras propiedades del material. Otros investigadores están interesados ​​en encontrar aplicaciones útiles para diversos materiales en función de sus estructuras, y algunos incluso intentan sintetizar nuevos sólidos y líquidos cristalinos en función de las propiedades esperadas de sus estructuras deseadas.

Cabe señalar que, aunque los materiales cristalinos teóricos están compuestos de una serie perfecta y consistente de unidades repetidas, los cristales reales tienden a tener fallas. Estos defectos son, en la mayoría de los casos, simplemente irregularidades en la estructura cristalina regular. En algunos casos, esto ocurre cuando un átomo toma un lugar diferente en una estructura cristalina dada de lo que normalmente lo haría. Las diferentes propiedades de este átomo pueden tener impactos sustanciales sobre cómo las unidades estructurales del cristal se organizan a su alrededor. Del mismo modo, los defectos o irregularidades de los cristales reales pueden tener impactos sustanciales en las propiedades generales del material cristalino.