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Títol:
¿Cómo funcionan los cristales? - Graham Baird
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Descripció:
Vea la lección completa: https://ed.ted.com/lessons/how-do-crystals-work-graham-baird
Muchos cristales tienen formas distintivas, como la cascada de cuarzo puntiagudo o una pila de cubos de galena. Los átomos de cada cristal tienen una característica definitoria: su patrón organizado y repetitivo. El patrón no se limita a los minerales: la arena, el hielo, los metales y el ADN también tienen estructuras cristalinas. Entonces, ¿qué hace que crezcan en estas formas una y otra vez? Graham Baird se sumerge en las propiedades únicas de los cristales.
Lección de Graham Baird, dirigida por Franz Palomares.
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Speaker:
Graham Baird
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En la profundidad bajo los géiseres y
aguas termales de Yellowstone Caldera hay
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una cámara de magma producida por un
punto caliente en el manto de la Tierra.
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A medida que el magma se mueve
hacia la superficie de la Tierra,
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cristaliza para formar
rocas ígneas jóvenes y calientes.
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El calor de estas rocas conduce
el agua subterránea hacia la superficie.
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A medida que el agua se enfría, los iones
se precipitan como cristales minerales,
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incluyendo cristales de
cuarzo de silicio y oxígeno,
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feldespato de potasio,
aluminio, silicio y oxígeno,
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galena de plomo y azufre.
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Muchos de estos cristales
tienen formas distintivas:
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mira esta cascada de cuarzo puntiagudo
o esta pila de cubos de galena.
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Pero ¿qué hace que crezcan
con estas formas una y otra vez?
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Parte de la respuesta está en sus átomos.
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Los átomos de cada cristal se disponen
en un patrón repetitivo muy organizado.
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Este patrón es la característica
definitoria de un cristal,
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y no está restringido a minerales;
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arena, hielo, azúcar, chocolate,
cerámica, metales, ADN
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e incluso algunos líquidos
tienen estructuras cristalinas.
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La disposición atómica
de cada material cristalino
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cae en una de seis familias diferentes:
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cúbico, tetragonal, ortorrómbico,
monoclínico, triclínico y hexagonal.
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Dadas las condiciones adecuadas,
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los cristales crecerán
en formas geométricas
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que reflejan la disposición de sus átomos.
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Mira la galena con estructura cúbica
compuesta de átomos de plomo y azufre.
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Los átomos de plomo relativamente grandes
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están dispuestos en una rejilla
tridimensional a 90 grados entre sí y
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los átomos de azufre relativamente chicos
encajan perfectamente entre ellos.
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A medida que el cristal crece, lugares
como estos atraen átomos de azufre,
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mientras que el plomo tenderá
a unirse a estos lugares.
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Finalmente, completarán
la cuadrícula de átomos unidos.
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Eso significa que el patrón de rejilla
de 90 º de la estructura cristalina
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de galena, se refleja
en la forma visible del cristal.
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El cuarzo, por su parte, tiene
una estructura cristalina hexagonal.
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Esto significa que en un plano
sus átomos están dispuestos en hexágonos,
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que en tres dimensiones se componen
de muchas pirámides entrelazadas
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compuestas por un átomo de silicio
y cuatro átomos de oxígeno.
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Así que la forma distintiva
de un cristal de cuarzo
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es una columna de seis lados
con puntas puntiagudas.
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En función de las condiciones ambientales,
la mayoría de los cristales
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tienen el potencial de formar
múltiples formas geométricas.
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Por ejemplo, los diamantes, que se forman
profundamente en el manto de la Tierra,
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tienen una estructura cristalina cúbica y
pueden crecer en cubos u octaedros.
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De qué forma crece
un diamante en particular
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depende de las condiciones en que crezca,
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incluyendo presión,
temperatura y ambiente químico.
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No podemos observar directamente las
condiciones de crecimiento en el manto,
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pero los experimentos de laboratorio
han mostrado alguna evidencia
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de que los diamantes tienden a crecer
en cubos a temperaturas más bajas
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y en octaedros a temperaturas más altas.
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Rastros de agua, silicio,
germanio o magnesio,
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también podrían influir
en la forma de un diamante.
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Y los diamantes nunca
se convierten de forma natural
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en las formas
que se encuentran en las joyas.
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Esos diamantes han sido cortados
para mostrar su brillo y claridad.
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Las condiciones ambientales
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también pueden influir
en la formación o no de cristales.
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El vidrio está hecho
de arena de cuarzo fundido,
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pero no es cristalino.
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Eso es porque el vidrio
se enfría relativamente rápido,
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y los átomos no tienen
tiempo para ajustarse
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en la estructura ordenada
de un cristal de cuarzo.
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Por el contrario, la disposición aleatoria
de los átomos en el vidrio fundido
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se consolida al enfriarse.
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Muchos cristales no crean
formas geométricas
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porque crecen en cuartos
muy cercanos a otros cristales.
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Rocas como el granito
están llenas de cristales,
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pero ninguna tiene formas reconocibles.
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Al enfriarse el magma se solidifica,
muchos minerales dentro de él
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cristalizan al mismo tiempo y
rápidamente se quedan sin espacio.
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Y ciertos cristales,
como la turquesa, no crecen
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en ninguna forma geométrica discernible en
la mayoría de las condiciones ambientales,
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incluso teniendo espacio adecuado.
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La estructura atómica de cada cristal
tiene propiedades únicas,
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y si bien estas propiedades
pueden no tener
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ningún efecto en las necesidades
emocionales humanas,
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sí que tienen aplicaciones poderosas
en ciencia de materiales y medicina.