How do crystals work? - Graham Baird

Traductor: Lidia Cámara de la Fuente Revisor: Ciro Gomez

Deep beneath the geysers and hot springs of Yellowstone Caldera

En la profundidad bajo los géiseres y aguas termales de Yellowstone Caldera hay

lies a magma chamber produced by a hot spot in the earth’s mantle.

una cámara de magma producida por un punto caliente en el manto de la Tierra.

As the magma moves towards the Earth’s surface,

A medida que el magma se mueve hacia la superficie de la Tierra,

it crystallizes to form young, hot igneous rocks.

cristaliza para formar rocas ígneas jóvenes y calientes.

The heat from these rocks drives groundwater towards the surface.

El calor de estas rocas conduce el agua subterránea hacia la superficie.

As the water cools, ions precipitate out as mineral crystals,

A medida que el agua se enfría, los iones se precipitan como cristales minerales,

including quartz crystals from silicon and oxygen,

incluyendo cristales de cuarzo de silicio y oxígeno,

feldspar from potassium, aluminum, silicon, and oxygen,

feldespato de potasio, aluminio, silicio y oxígeno,

galena from lead and sulfur.

galena de plomo y azufre.

Many of these crystals have signature shapes—

Muchos de estos cristales tienen formas distintivas:

take this cascade of pointed quartz, or this pile of galena cubes.

mira esta cascada de cuarzo puntiagudo o esta pila de cubos de galena.

But what causes them to grow into these shapes again and again?

Pero ¿qué hace que crezcan con estas formas una y otra vez?

Part of the answer lies in their atoms.

Parte de la respuesta está en sus átomos.

Every crystal’s atoms are arranged in a highly organized, repeating pattern.

Los átomos de cada cristal se disponen en un patrón repetitivo muy organizado.

This pattern is the defining feature of a crystal,

Este patrón es la característica definitoria de un cristal,

and isn’t restricted to minerals—

y no está restringido a minerales;

sand, ice, sugar, chocolate, ceramics, metals, DNA,

arena, hielo, azúcar, chocolate, cerámica, metales, ADN

and even some liquids have crystalline structures.

e incluso algunos líquidos tienen estructuras cristalinas.

Each crystalline material’s atomic arrangement

La disposición atómica de cada material cristalino

falls into one of six different families:

cae en una de seis familias diferentes:

cubic, tetragonal, orthorhombic, monoclinic, triclinic, and hexagonal.

cúbico, tetragonal, ortorrómbico, monoclínico, triclínico y hexagonal.

Given the appropriate conditions,

Dadas las condiciones adecuadas,

crystals will grow into geometric shapes

los cristales crecerán en formas geométricas

that reflect the arrangement of their atoms.

que reflejan la disposición de sus átomos.

Take galena, which has a cubic structure composed of lead and sulfur atoms.

Mira la galena con estructura cúbica compuesta de átomos de plomo y azufre.

The relatively large lead atoms

Los átomos de plomo relativamente grandes

are arranged in a three-dimensional grid 90 degrees from one another,

están dispuestos en una rejilla tridimensional a 90 grados entre sí y

while the relatively small sulfur atoms fit neatly between them.

los átomos de azufre relativamente chicos encajan perfectamente entre ellos.

As the crystal grows, locations like these attract sulfur atoms,

A medida que el cristal crece, lugares como estos atraen átomos de azufre,

while lead will tend to bond to these places.

mientras que el plomo tenderá a unirse a estos lugares.

Eventually, they will complete the grid of bonded atoms.

Finalmente, completarán la cuadrícula de átomos unidos.

This means the 90 degree grid pattern of galena’s crystalline structure

Eso significa que el patrón de rejilla de 90 º de la estructura cristalina

is reflected in the visible shape of the crystal.

de galena, se refleja en la forma visible del cristal.

Quartz, meanwhile, has a hexagonal crystalline structure.

El cuarzo, por su parte, tiene una estructura cristalina hexagonal.

This means that on one plane its atoms are arranged in hexagons.

Esto significa que en un plano sus átomos están dispuestos en hexágonos,

In three dimensions, these hexagons are composed of many interlocking pyramids

que en tres dimensiones se componen de muchas pirámides entrelazadas

made up of one silicon atom and four oxygen atoms.

compuestas por un átomo de silicio y cuatro átomos de oxígeno.

So the signature shape of a quartz crystal

Así que la forma distintiva de un cristal de cuarzo

is a six-sided column with pointed tips.

es una columna de seis lados con puntas puntiagudas.

En función de las condiciones ambientales, la mayoría de los cristales

Depending on environmental conditions,

most crystals have the potential to form multiple geometric shapes.

tienen el potencial de formar múltiples formas geométricas.

For example, diamonds, which form deep in the Earth’s mantle,

Por ejemplo, los diamantes, que se forman profundamente en el manto de la Tierra,

have a cubic crystalline structure and can grow into either cubes or octahedrons.

tienen una estructura cristalina cúbica y pueden crecer en cubos u octaedros.

Which shape a particular diamond grows into

De qué forma crece un diamante en particular

depends on the conditions where it grows,

depende de las condiciones en que crezca,

including pressure, temperature, and chemical environment.

incluyendo presión, temperatura y ambiente químico.

No podemos observar directamente las condiciones de crecimiento en el manto,

While we can’t directly observe growth conditions in the mantle,

pero los experimentos de laboratorio han mostrado alguna evidencia

laboratory experiments have shown some evidence

that diamonds tend to grow into cubes at lower temperatures

de que los diamantes tienden a crecer en cubos a temperaturas más bajas

and octahedrons at higher temperatures.

y en octaedros a temperaturas más altas.

Trace amounts of water, silicon, germanium, or magnesium

Rastros de agua, silicio, germanio o magnesio,

might also influence a diamond’s shape.

también podrían influir en la forma de un diamante.

And diamonds never naturally grow into the shapes found in jewelry—

Y los diamantes nunca se convierten de forma natural

en las formas que se encuentran en las joyas.

those diamonds have been cut to showcase sparkle and clarity.

Esos diamantes han sido cortados para mostrar su brillo y claridad.

Environmental conditions can also influence whether crystals form at all.

Las condiciones ambientales

también pueden influir en la formación o no de cristales.

Glass is made of melted quartz sand,

El vidrio está hecho de arena de cuarzo fundido,

but it isn’t crystalline.

pero no es cristalino.

That’s because glass cools relatively quickly,

Eso es porque el vidrio se enfría relativamente rápido,

and the atoms do not have time to arrange themselves

y los átomos no tienen tiempo para ajustarse

into the ordered structure of a quartz crystal.

en la estructura ordenada de un cristal de cuarzo.

Instead, the random arrangement of the atoms in the melted glass

Por el contrario, la disposición aleatoria de los átomos en el vidrio fundido

is locked in upon cooling.

se consolida al enfriarse.

Many crystals don’t form geometric shapes

Muchos cristales no crean formas geométricas

because they grow in extremely close quarters with other crystals.

porque crecen en cuartos muy cercanos a otros cristales.

Rocks like granite are full of crystals,

Rocas como el granito están llenas de cristales,

but none have recognizable shapes.

pero ninguna tiene formas reconocibles.

As magma cools and solidifies,

Al enfriarse el magma se solidifica, muchos minerales dentro de él

many minerals within it crystallize at the same time and quickly run out of space.

cristalizan al mismo tiempo y rápidamente se quedan sin espacio.

And certain crystals, like turquoise,

Y ciertos cristales, como la turquesa, no crecen

don’t grow into any discernible geometric shape in most environmental conditions,

en ninguna forma geométrica discernible en la mayoría de las condiciones ambientales,

even given adequate space.

incluso teniendo espacio adecuado.

Every crystal’s atomic structure has unique properties,

La estructura atómica de cada cristal tiene propiedades únicas,

and while these properties may not have any bearing on human emotional needs,

y si bien estas propiedades pueden no tener

ningún efecto en las necesidades emocionales humanas,

they do have powerful applications in materials science and medicine.

sí que tienen aplicaciones poderosas en ciencia de materiales y medicina.