AUTORES: Javier Luque y Belén Soutullo

Las primeras contribuciones de la Cristalografía

La Cristalografía y la Química son dos de las ciencias en las que se fundamenta la Mineralogía. En particular, la Cristalografía permite conocer la distribución espacial de los componentes químicos en los minerales, de lo que en gran medida dependen sus propiedades físicas. En tanto que los minerales se originan por procesos naturales, la Geología es la tercera de las ciencias básicas para la Mineralogía y contempla los mecanismos implicados en su formación.

Las formas poliédricas perfectas de muchos minerales hicieron suponer que tenían estructuras internas características. Durante el siglo XVII se desarrollaron dos teorías acerca de la estructura interna de los minerales.

La primera de ellas, conocida como la “teoría corpuscular”, fue propuesta por Robert Hooke y consideraba que los átomos se combinaban para formar moléculas o “corpúsculos” esféricos que, a su vez, se unían para dar lugar a los minerales. La disposición de estos corpúsculos esféricos explicaba los ángulos de 90º entre las caras de los cristales de sal (halita) o de 120º en el cuarzo.

Sin embargo, la constancia de los ángulos interfaciales reconocida por Steno en otros minerales, y que no eran de 90 o 120º, llevó a postular una segunda teoría, la hipótesis “polar”, según la cual la materia mineral era infinitamente divisible y la forma externa era la consecuencia de la existencia de fuerzas internas.

Otros científicos de la época trataron de explicar esos ángulos interfaciales considerando que las moléculas integrantes de los cristales no eran esféricas sino elipsoidales.

Ya en el siglo XVIII, Haüy vio en cristales de calcita de diferente morfología externa que su ruptura se producía siempre en fragmentos con forma de romboedro. De esta forma demostró que los cristales estaban formados por elementos poliédricos que se repetían indefinidamente en las tres direcciones del espacio. Esta interpretación ha llegado hasta nuestros días, definiendo el concepto de celda unitaria que es la unidad elemental que representa la distribución espacial de los componentes químicos presentes en el mineral.

A principios del siglo XIX, a partir del análisis matemático de la simetría de las disposiciones periódicas en los cristales, Samuel Weiss propuso los seis sistemas cristalinos: cúbico, tetragonal, hexagonal (que incluía el romboédrico), rómbico, monoclínico y triclínico. Algo más tarde, Auguste Bravais demostró que existían 14 formas distintas de rellenar el espacio por simple traslación de esas unidades. Es lo que hoy se conoce como redes de Bravais.

Todas estas contribuciones de la Cristalografía se realizaron antes del importantísimo descubrimiento que permitió desvelar la estructura cristalina de los minerales: los rayos X. A partir del conocimiento de la capacidad de los cristales de difractar los rayos X, la Cristalografía entró en otra dimensión, lo que influyó decisivamente en diferentes aspectos de la Mineralogía, empezando por los criterios de clasificación de los minerales.

Escalenoedro de calcita compuesto por “moléculas integrantes” con morfología de romboedro (imagen del libro Traité de Minéralogie de R.J. Haüy, 1801)

 

Cristales escalenoédricos de calcita, con pirita y cuarzo. Foto: G. Pinto