¿Por qué se forman los cristales de azúcar?

El azúcar blanco está hecho de cristales de azúcar pequeños y mayormente uniformes. Se crea de una forma muy similar a la sal, hirviendo la solución saturada hasta que el líquido se evapore. Una de las formas más viejas de caramelo es el "caramelo duro", formado por cristales de azúcar en crecimiento en un palo o pedazo de cuerda.

SaturaciónLos cristales de azúcar pueden generarse en un ambiente saturado, llamado jarabe en el caso de una solución de azúcar. Cuando una solución está "supersaturada", se forman cristales en las partículas o cristales sin disolver dentro de la solución. La fórmula típica para una solución de azúcar es 2 tazas de azúcar por cada taza de agua.

Agitación físicaLa falta de agitación física le permite a los cristales unirse libremente y formarse de una forma pareja. Cuando una solución se sacude, se pueden separar las uniones moleculares, creando cristales más pequeños e irregulares. Normalmente, un medio de crecimiento, como un pedazo de cuerda limpia, se suspende en la solución para darle a los cristales un lugar para formarse.

TemperaturaUna solución que se enfríe lentamente funciona en tándem con un ambiente tranquilo para formar cristales grandes y diferentes. Como se tarda mucho tiempo en formar cristales de azúcar, enfriar levemente la solución es otra función del ambiente artificialmente inerte en el que estos cristales necesitan prosperar.

UniformidadLa formación de cristales de azúcar debería hacerse con agua purificada y un tipo de azúcar. Cualquier líquido adulterado, como el jugo de limón, o una materia en particular en el agua pueden causar agitación y evitar la formación de cristales parejos.

¿Qué son cristales?En física del estado sólido y química, un cristal es un sólido homogéneo que presenta un orden interno periódico de sus partículas reticulares, sean átomos, iones o moléculas. La palabra proviene del griego crystallos, nombre que dieron los griegos a una variedad del cuarzo, que hoy se llama cristal de roca. 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 gases en dichas geodas (burbujas) y de la temperatura y otras condiciones del magma donde se formen.

¿Cómo están formados los cristales?

Los cristales están formados por la unión de partículas dispuestas de forma regular siguiendo un esquema determinado que se reproduce, en forma y orientación, en todo el cristal y que crea una red tridimensional. En un cristal, los átomos e iones se encuentran organizados de forma simétrica en redes elementales, que se repiten indefinidamente formando una estructura cristalina. Estas partículas pueden ser átomos unidos por enlaces covalentes (diamante y metales) o iones unidos por electrovalencia (cloruro de sodio). En otras palabras, los cristales podrían considerarse moléculas colosales, que poseen tales propiedades, a pesar de su tamaño macroscópico. Por tanto, un cristal suele tener la misma forma de la estructura cristalina que la conforma, a menos que haya sido erosionado o mutilado de alguna manera.

Del estudio de la estructura, composición, formación y propiedades de los cristales se ocupa la cristalografía.

¿Qué tipos de cristales hay?

Cristales sólidos[editar]

Aparte del vidrio y las sustancias amorfas, cuya estructura no aparece ordenada sino corrida, toda la materia sólida se encuentra en estado cristalino. En general, se presenta en forma de agregado de pequeños cristales (o policristalinos) como en el hielo, la rocas muy duras, los ladrillos, el hormigón, los plásticos, los metales muy proporcionales, los huesos, etc., o mal cristalizados como las fibras de madera corridas.

También pueden constituir cristales únicos de dimensiones minúsculas como el azúcar o la sal

Cristales luminosos[editar]

Algunos líquidos anisótropos (ver anisotropía), denominados a veces "cristales líquidos", han de considerarse en realidad como cuerpos mesomorfos, es decir, estados de la materia intermedios entre el estado amorfo y el estado cristalino.

Los cristales líquidos se usan en pantallas (displays) de aparatos electrónicos. Su diseño más corriente consta de dos láminas de vidrio metalizado que emparedan una fina película de sustancia mesomorfa.

Cristales iónicos[editar]

Los cristales iónicos tienen dos características importantes: están formados de enlaces cargados y los aniones y cationes suelen ser de distinto tamaño. Son duros y a la vez quebradizos. La fuerza que los mantiene unidos es electrostática. Ejemplos: KCl, CsCl, ZnS y CF2. La mayoría de los cristales iónicos tienen puntos de fusión altos, lo cual refleja la gran fuerza de cohesión que mantiene juntos a los iones. Su estabilidad depende en parte de su energía reticular; cuanto mayor sea esta energía, más estable será el compuesto.

Cristales covalentes[editar]

Los átomos de los cristales covalentes se mantienen unidos en una red tridimensional únicamente por enlaces covalentes. El grafito y el diamante, alótropos del carbono, son buenos ejemplos. Debido a sus enlaces covalentes fuertes en tres dimensiones, el diamante presenta una dureza particular y un elevado punto de fusión. El cuarzo es otro ejemplo de cristal covalente. La distribución de los átomos de silicio en el cuarzo es semejante a la del carbono en el diamante, pero en el cuarzo hay un átomo de oxígeno entre cada par de átomos de silicio.

Cristales moleculares[editar]

En un cristal molecular, los puntos reticulares están ocupados por moléculas que se mantienen unidas por fuerzas de van der Waals y/o de enlaces de hidrógeno. El dióxido de azufre (SO2) sólido es un ejemplo de un cristal molecular al igual que los cristales de I2, P4 y S8. Con excepción del hielo, los cristales moleculares suelen empaquetarse tan juntos como su forma y tamaño lo permitan. Debido a que las fuerzas de van der Waals y los enlaces de hidrógeno son más débiles que los enlaces iónicos o covalentes, los cristales moleculares suelen ser quebradizos y la mayoría funden a temperaturas menores de 100 °C.

Cristales metálicos[editar]

La estructura de los cristales metálicos es más simple porque cada punto reticular del cristal está ocupado por un átomo del mismo metal. Los cristales metálicos por lo regular tienen una estructura cúbica centrada en el cuerpo o en las caras; también pueden ser hexagonales de empaquetamiento compacto, por lo que suelen ser muy densos. Sus propiedades varían de acuerdo a la especie y van desde blandos a duros y de puntos de fusión bajos a altos, pero todos en general son buenos conductores de calor y electricidad.

¿Qué ejemplos hay?

La esmeralda

La esmeralda es una variedad del mineral denominado berilo, que junto a éste contiene cromo y vanadio, que le dan su característico color verde y una dureza de 7.5 a 8 en la escala de Mohs. Este mineral es un ciclosilicato, y su peso específicooscila entre 2,65 y 2,90. Es un silicato de berilio y aluminio con cromo con fórmula química Be3Al2(SiO3)6.

Es una piedra preciosa muy valorada debido a su rareza, pues desde la Antigüedad se descubrieron piedras preciosas de color verde como la malaquita, pero la esmeralda es la única cristalina. Su nombre, posiblemente persa, significa piedra verde y su tonalidad ha dado nombre al color verde esmeralda.

El diamante

En mineralogía, el diamante (del griego antiguo αδάμας, adámas, que significa invencible o inalterable) es un alótropo del carbono donde los átomos de carbono están dispuestos en una variante de la estructura cristalina cúbica centrada en la cara denominada «red de diamante». El diamante es la segunda forma más estable de carbono, después del grafito; sin embargo, la tasa de conversión de diamante a grafito es despreciable a condiciones ambientales. El diamante tiene renombre específicamente como un material con características físicas superlativas, muchas de las cuales derivan del fuerte enlace covalente entre sus átomos. En particular, el diamante tiene la más alta dureza y conductividad térmica de todos los materiales conocidos por el hombre. Estas propiedades determinan que la aplicación industrial principal del diamante sea en herramientas de corte y de pulido además de otras aplicaciones.

El rubi

El rubí es un mineral de la clase 04 (óxidos), según la clasificación de Strunz. Es una gema de color rojizo. Debe su color a los metales de hierro y cromo con los que está asociada esta variedad de corindón (óxido de aluminio Al2O3). Su nombre viene deruber, que significa 'rojo' en latín.

Pertenece a la familia del corindón, junto al zafiro, siendo una convención de nombre la única diferencia entre ambas gemas. Se llama rubí a los corindones rojos y zafiro a todos los demás colores, incluido el rosado.

El zafiro es una de las cuatro gemas más importantes del mundo y de las más hermosas junto al rubí, el diamante y la esmeralda. Se encuentra comúnmente en yacimientos ricos de rutilo, bauxita y hematita. La composición química es una mezcla de óxidos dealuminio, hierro y titanio, el cual le da su color característico azul. Su fórmula química es Al2O3. Le corresponde la dureza 9 en laescala de Mohs.

El zafiro o ultralita -sinónimo poco usado- pertenece a la misma familia de minerales que el rubí, es decir corindón, siendo la única diferencia una convención de nombre. Se

llama rubí a los corindones rojos y zafiro a todos los demás colores de corindón, incluyendo los rosados.