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