Se denomina cristalografía a la parte de la ciencia que se dedica al estudio de los cristales.

Entonces, se hace necesario saber qué es un cristal.

¿Qué es un cristal?

Si te vas a la cocina quizás tienes por ahí sal, azúcar o miel... y todos ellos son cristales.

En tus dientes y en tus huesos tienes cristales.

En tus orejitas tienes unos cristales que permiten al cerebro saber si te inclinas o no, para mantener el equilibrio.

Hay cristales hasta en tu teléfono móvil.

Definición formal de cristal

Un cristal es un material formado por átomos o moléculas que están ordenados de forma periódica.

A nivel microscópico, eso quiere decir que las “pelotitas” que componen el material, están organizadas, siguiendo una estructura repetitiva.

Cuando vemos el material a simple vista, esa organización se hace claramente visible.

Por ejemplo, aquí tienes una imagen de una cueva en México, donde se formaron cristales gigantes:

Y aquí tienes otra foto de cristales de sal común, de la que le pones a la comida:

De hecho, puedes hacer cristales de sal en casa de forma artesana.

¿Para qué sirven los cristales?

Hay muchísimos tipos de cristales en la naturaleza, y cada uno cumple su función.

El estudio de los cristales, que se conoce como cristalografía, es muy útil porque nos permite conocer las propiedades de los materiales y con ese conocimiento, obtener materiales que se comporten a nuestro antojo.

Tu móvil por ejemplo está lleno de cristales semiconductores que permite el funcionamiento de los circuitos integrados que procesan la información que manejas al utilizar el dispositivo.

En el área de la biología, se utiliza la cristalografía para conocer la forma de las proteínas, de manera que se puedan producir medicamentos específicos que actúen exactamente en la zona y de la manera correcta.

En el área de la ciencia de materiales, se utiliza la cristalografía para conocer la estructura del material y analizar qué tipo de estructura cristalográfica aporta mejores propiedades al material.

Estructura cristalina en la ciencia de materiales

En los metales y las cerámicas cristalinas no tenemos los átomos ahí dispersos como si fuese un puñado aleatorio, sino que se colocan en posiciones específicas unos con respecto a otros generando una estructura que se repite en todas las direcciones del espacio, y que es lo que se conoce como cristal.

En la sal común (NaCl) se ordenan así:

Claro que no todos los cristales tienen la misma estructura.

Existen muchas estructuras distintas, que se simplifican a la forma de la celdilla mínima que contiene la información que permite determinar la estructura total del cristal.

Estas son las 14 formas posibles, conocidas como las redes de Bravais.

Pero en ciencia de materiales nos centramos principalmente en la BCC, FCC y HCP.

BCC (Body Centered Cubic)

Estructura cúbica centrada en el cuerpo.

Ejemplos: hierro (a temperatura ambiente), wolframio, molibdeno, cromo...

FCC (Face Centered Cubic)

Cúbica centrada en las caras.

HCP (Hexagonal Close Packed)

Hexagonal de empaquetamiento compacto.

Los tres son formas de empaquetamiento atómico muy compactas y densas y están presentes en la mayoría de los metales.

¿Qué es el Factor de Empaquetamiento Atómico (FEA)?

Se conoce así al porcentaje de volumen de una celda que está ocupado por átomos.

Es una forma de medir cómo de llena está cada celda.

Cuanto más llena esté, mayor es su factor de empaquetamiento.

En ciencia de materiales este valor es muy importante, ya que afecta a algunas propiedades mecánicas del material, como su capacidad para deformarse.

En las estructuras FCC y HCP, el FEA es de un 74%.

Mientras que en las BCC es de un 68%.