El estado sólido

En estado sólido, las partículas elementales que componen la sustancia considerada están unidas entre si por fuerzas relativamente intensas, formando un todo compacto. La mayor proximidad entre sus partículas que lo componen es una característica de los sólidos y permite que entren en juego las fuerzas de enlace que ordenan el conjunto dando lugar a una red cristalina.En ella as partículas ocupan posiciones definidas y sus movimientos se limitan a vibraciones en torno a los vértices de la red donde se sitúan, d esta manera, los sólidos poseen forma y volumen propios.

Los sólidos cristalinos

La mayor parte de los sólidos presentes en la naturaleza son cristalinos aún cuando en ocasiones esa estructura ordenada no se refleje en una forma geométrica regular apreciable a simple vista. Ello es debido a que con frecuencia están formados por un conjunto de pequeños cristales orientados de diferentes maneras, en una estructura policristalina. Componentes red cristalina: átomos, moléculas o iones, por eso se habla de un retículo elemental o celdilla unidad, que se repite una y otra vez en una estructura periódica o red cristalina.
Las propiedades físicas de los sólidos tales como temperatura de fusión, capacidad para conducirla corriente, resistencia a la deformación, dureza, etc., dependen de las características de las fuerzas de enlace que unen las entidades elementales.

Tipos de sólidos

Están los sólidos iónicos (sales) los cuales son duros y frágiles, tienen puntos de fusión altos, son malos conductores de la electricidad pero, sus disoluciones presentan una conductividad elevada.
Sólidos formados por moléculas apolares son blandos como corresponde a la debilidad de las fuerzas de interacción entre ellas (fuerzas de Van der Waals), presentan un punto de fusión bajo, su conductividad eléctrica es extremadamente baja como corresponde a la ausencia de cargas libres.
Sólidos formados por moléculas polares presentan características intermedias entre ambos tipos de sólidos (iónicos y apolares).Las características de un enlace metálico con un gas de electrones externos compartidos hace que los sólidos metálicos sean buenos conductores de electricidad y calor, son dúctiles, maleables y con altos puntos de fusión.

Sólidos covalentes (sólidos con propiedades extremas) están formados por una red tridimensional de enlaces atómicos fuertes dándole propiedades de altos puntos de fusión, escasa conductividad y mucha dureza (como el diamante).

los minerales

¿Qué es un mineral?
Es un sólido homogéneo, inorgánico que se presenta de manera natural y que posee una estructura atómica ordenada y una composición química definida o que varia dentro de ciertos limites , lo que le da una serie de propiedades físicas y características determinadas.Esta definición excluye productos obtenidos artificialmente y ciertas sustancias que algunos autores consideran verdaderos minerales (mineraloides).
Esta definición es también ambigua en el sentido de que existen algunos minerales, como la calcita, que puede ser producida por organismos vivos y que en nada difiere de la calcita formada por procesos naturales en donde no hay organismos implicados. Como no se llegado a un significado exacto del término mineral, utilizaremos este termino según la definición dada al comienzo ya que engloba la mayoría de los 3000 minerales reconocidos hasta ahora.

¿Qué es una roca?
Se puede considerar simplemente con un agregado o asociación de uno o más minerales que conservan individualmente sus propiedades.Una roca estará caracterizada por la presencia de determinados minerales, en proporciones distintas dentro de cada tipo de roca, además, puede estar formada por un solo mineral o por varios minerales.

¿Cómo se forma un mineral?
Pueden formarse por cristalización a partir de fluidos o por transformaciones en estado sólido. En el primer caso tenemos a) enfriamiento de materiales fundidos de origen magmático b) evaporización a partir de una disolución acuosa c) por sublimación de vapores. En el segundo caso, las transformaciones se producen por cambios en las condiciones ambientales como presión (P) y temperatura (T).

¿Cuál es la importancia del estudio de los minerales?
La importancia radica, además del valor económico que puedan tener, constituyen un criterio de clasificación de las rocas y, sobre todo, proporcionan información sobre las condiciones en las que los minerales, y las rocas que los contienen, se han formado.

La Cristalografía

El estudio del crecimiento, la forma y la geometría de los cristales se denomina cristalografía. Cuando las condiciones son favorables, cada elemento o compuesto químico tiende a cristalizarse en una forma definida y característica. En teoría son posibles 32 clases cristalinas; pero sólo una docena de clases incluyen a casi todos los minerales comunes, y algunas clases nunca se han observado. Las 32 clases se agrupan en 6 sistemas cristalinos, caracterizados por la longitud y posición de sus ejes. Los minerales de cada sistema comparten algunas características de simetría y forma cristalina, así como muchas propiedades ópticas importantes.

En la mayoría de los sólidos las partículas elementales que los forman tienen una disposición interna ordenada lo cual caracteriza al sólido cristalino. La forma externa ideal de un sólido cristalino es un cristal, que es un sólido geométrico regular, limitado por superficies planas(caras), que se cortan a lo largo de líneas rectas (aristas) que convergen unas con otras formando ángulos determinados.
Los cristales desarrollan su forma externa durante el proceso de cristalización, en donde las partículas elementales se van integrando y encajando dentro de un armazón tridimensional o edificio cristalino.Una vez nucleado el cristal y asumiendo de que se han alcanzado las condiciones adecuadas de quimismo, presión y temperatura, el grado de crecimiento dependerá básicamente del tiempo y espacio disponible para su desarrollo.

Elementos de simetría

La disposición ordenada hace que aparezcan elementos geométricos de simetría como ejes, planos y centros de simetría. Los cristales tienen ejes de simetría, que son líneas imaginarias que atraviesan el cristal en una posición tal que al girar el cristal alrededor del eje se repite un mismo motivo un número determinado de veces en cada rotación de 360º. También existe un plano de simetría y un centro de simetría.En los cristales estos elementos regulan la disposición de las caras, aristas y vértices, de forma que el estudio detallado de los mismos permite determinarla simetría que posee el cristal. Los elementos de simetría que aparecen en los cristales son siete: 5 ejes de simetría de orden binario, ternario, cuaternario y senario, plano de simetría y centro de simetría.

Red espacial cristalina

El ordenamiento de las tres direcciones del espacio de los distintos átomos, iones o grupos iónicos, considerados puntos geométricos o nudos, forma una red espacial cristalina la cual es el resultado de la repetición, por traslación en las tres direcciones del espacio de una unidad estructural llamada poliedro fundamental el cual está definido por tres vectores fundamentales de traslación a,b,c , formando tres ángulos alfa, beta y gamma. En función de estas tres vectores y de los ángulos que forman se puede definir 7 tipos de poliedros fundamentales. La combinación de estos poliedros con la distinta distribución o disposición de los nudos permite definir 14 redes cristalinas llamadas redes de Bravais , agrupadas en 7 sistemas cristalinos que poseen ejes de simetría del mismo orden.

La Cristaloquímica

Se ha considerado el cristal como una red tridimensional de nudos ocupando posiciones fijas…En la realidad, cada nudo de la red está ocupado por un átomo, Ion, grupo iónico o molécula que se mantienen unidos mediante distintos tipos de enlaces químicos mas o menos resistentes .Cada nudo de la red representa la posición de equilibrio que se alcanza a temperatura cero. De hecho, estas partículas oscilan constantemente de forma que al aumentar la temperatura aumenta la agitación de las partículas, pudiendo producir distorsiones de la red o incluso llegar a romperla totalmente. Cuando esto ocurre, se rompen los enlaces químicos que mantenían unido el edificio cristalino y se produce, el paso del estado sólido al liquido.