Cristalografía

Keywords: Cristalografía, ADN, Difracción, Electrón, Microscopio electrónico, Mineralogía, Neutrón, Rayos X

La cristalografía es la ciencia experimental que estudia el ordenamiento de los átomos en los sólidos. En tiempos antiguos cristalografía era el estudio científico de piedras cristalinas.

Los métodos cristalográficos se apoyan fuertemente en el análisis de los patrones de difracción que surgen de una muestra cristalina al irradiarla con un haz de rayos X, neutrones o electrones. La estructura cristalina también puede ser estudiada por medio de microscopía electrónica.

Introducción

Un material cristalino es aquel en el que los átomos se estructuran en redes basadas en la repetición tridimensional de sus componentes. A la estructura que se repite se le denomina célula o celda cristalina. Los cristales se clasifican según sean las propiedades de simetría de la célula cristalina. Estas propiedades de simetría también se manifiestan en ocasiones en simetrías macroscópicas de los cristales, como formas geométricas o planos de fractura. El estudio de la cristalografía requiere un cierto conocimiento del grupo de simetría.

La cristalografía en biología

La cristalografía de rayos X es el principal método de obtención de información estructural en el estudio de proteínas y otras macromoléculas orgánicas (como la doble hélice de ADN cuya forma se identificó en patrones de difracción de rayos X). El análisis de moléculas tan complejas y, muy especialmente, con poca simetría requiere un análisis muy complejo utilizándose ordenadores para ajustar el patrón de difracción a las posibles estructuras. El Banco de Datos de Proteínas (The Protein Data Bank o PDB) es accesible de manera gratuita en la dirección http://www.rcsb.org y contiene información estructural de proteínas y otras macromoléculas biológicas.

Véase también:

Nota: El resto de este artículo requiere ser revisado y clarificado.

Elementos de simetría

Los principales elementos de simetría pueden ser planos u ejes.

--Ejes de simetría :

Ejes de giro : Rectas imaginarias que nos permiten encontrar repetido un número de veces un elemento cuando se produce el giro alrededor de ellas.
Plano de Simetría : Reflexión
Centro de simetría : Inversión
Ejes de giro de inversión

-Formas cristalográficas: es el conjunto de caras iguales que están relacionadas por su simetría ---1 sola cara : pedion ---2 caras :

Pinacoide : iguales y paralelas relacionadas por un plano o eje binario
Domo : no paralelas que se relacionan por un plano
Esfenoide : no paralelas relacionadas por un eje binario

-Prismas , pirámides , bipirámides , trapezoedros , escalenoedros , -Clases cristalinas.

Las posibles agrupaciones de los elementos de simetría son 31 y a éstos corresponden otras tantas clases cristalinas, más una a la que no corresponde ninguno de tales elementos de simetría. Todos los cristales se hallan comprendidos en estas 32 clases , que a su vez se reagrupan en 7 sistemas (cúbico o manométrico, tetragonal, hexagonal, trigonal o romboédrico, rómbico, monoclínico y triclínico). Vemos ahora las propiedades principales de cada sistema:

Sistema triclínico (a#b#c a#ß#g#90º)

 No posee ninguna simetría mínima. 
   Sistema monoclínico (a#b#c       a=g=90º#ß>90º)
 Presenta como simetría mínima un eje de rotación binario o un eje de inversión binario (=plano de simetría)
   Sistema rómbico (a#b#c      a=ß=g=90º)

Como mínimo posee tres ejes binarios perpendiculares entre sí.

Sistema tetragonal (a=b#c      a=ß=g=90º)
 Posee como característica fundamental un eje de rotación cuaternario o un eje de inversión cuaternario
   Sistema hexagonal (a=b#c      a=ß=90º, g=120º)
 Su característica fundamental es la presencia de un eje de rotación senario o un eje de inversión senario (eje ternario + plano de simetría perpendicular)
  Para mayor precisión, generalmente se introduce un cuarto eje i, coplanario con a y b, que forma un ángulo de 120º con cada uno de ellos, así la cruz axial será (a=b=i#c       a=ß=90º, g=120º)

Índices de Miller hexagonales: Como se trabaja con un cuarto índice, que se sitúa en el plano a1 a2 y a 120º de cada uno de estos ejes, los planos hexagonales se van a representar por cuatro índices (hkil). El valor de i se determina como h+k.

Sistema romboédrico o trigonal (a=b=c a=ß=g#90º)

 Su característica común es la presencia de un eje de rotación ternario o un eje de inversión ternario (eje ternario + centro de simetría)
  Sistema cúbico (a=b=c      a=ß=g=90º)
  Posee como característica fundamental cuatro ejes de rotación ternarios inclinados a 109,47º

Categoría: Mineralogía Categoría: Física del estado sólido