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La estructura del cristal de diamante pertenece a la red cúbica centrada en la cara , con un patrón repetido de dos átomos.

En cristalografía , los términos sistema cristalino , familia cristalina y sistema reticular se refieren a una de varias clases de grupos espaciales , rejillas , grupos puntuales o cristales . De manera informal, dos cristales están en el mismo sistema cristalino si tienen simetrías similares, aunque hay muchas excepciones a esto.

Los sistemas de cristales, las familias de cristales y los sistemas de celosía son similares pero ligeramente diferentes, y existe una confusión generalizada entre ellos: en particular, el sistema de cristal trigonal se confunde a menudo con el sistema de celosía romboédrico , y el término "sistema de cristal" se utiliza a veces para significar "sistema de celosía" o "familia cristalina".

Los grupos espaciales y los cristales se dividen en siete sistemas cristalinos de acuerdo con sus grupos de puntos, y en siete sistemas de celosía de acuerdo con sus celosías de Bravais . Cinco de los sistemas de cristales son esencialmente los mismos que cinco de los sistemas de celosía, pero los sistemas de cristales hexagonales y trigonales difieren de los sistemas de celosía hexagonal y romboédrico. Las seis familias de cristales se forman combinando los sistemas de cristales hexagonales y trigonales en una familia hexagonal , para eliminar esta confusión.

Resumen [ editar ]

Cristal de hanksita hexagonal , con simetría del eje c triple

Un sistema de celosía es una clase de celosías con el mismo conjunto de grupos de puntos de celosía , que son subgrupos de las clases aritméticas de cristales . Las 14 celosías de Bravais se agrupan en siete sistemas de celosía: triclínica, monoclínica, ortorrómbica, tetragonal, romboédrica, hexagonal y cúbica.

En un sistema de cristal , un conjunto de grupos de puntos y sus correspondientes grupos espaciales se asignan a un sistema de celosía. De los 32 grupos de puntos que existen en tres dimensiones, la mayoría están asignados a un solo sistema de celosía, en cuyo caso tanto el cristal como el sistema de celosía tienen el mismo nombre. Sin embargo, se asignan cinco grupos de puntos a dos sistemas de celosía, romboédrico y hexagonal, porque ambos exhiben una simetría rotacional triple. Estos grupos de puntos se asignan al sistema de cristal trigonal. En total hay siete sistemas cristalinos: triclínico, monoclínico, ortorrómbico, tetragonal, trigonal, hexagonal y cúbico.

Una familia de cristales está determinada por celosías y grupos de puntos. Está formado por la combinación de sistemas de cristal que tienen grupos espaciales asignados a un sistema de celosía común. En tres dimensiones, las familias y sistemas de cristales son idénticos, excepto los sistemas de cristales hexagonales y trigonales, que se combinan en una familia de cristales hexagonales. En total hay seis familias de cristales: triclínico, monoclínico, ortorrómbico, tetragonal, hexagonal y cúbico.

Los espacios con menos de tres dimensiones tienen el mismo número de sistemas de cristal, familias de cristal y sistemas de celosía. En el espacio unidimensional, hay un sistema de cristal. En el espacio 2D, hay cuatro sistemas de cristal: oblicuo, rectangular, cuadrado y hexagonal.

La relación entre familias de cristales tridimensionales, sistemas de cristales y sistemas de celosía se muestra en la siguiente tabla:

Nota: no existe un sistema de celosía "trigonal". Para evitar la confusión de terminología, no se utiliza el término "retícula trigonal".

Clases de cristal [ editar ]

Los 7 sistemas de cristales constan de 32 clases de cristales (correspondientes a los 32 grupos de puntos cristalográficos) como se muestra en la siguiente tabla:

La simetría puntual de una estructura se puede describir con más detalle como sigue. Considere los puntos que componen la estructura y refleje todos a través de un solo punto, de modo que ( x , y , z ) se convierta en (- x , - y , - z ). Esta es la 'estructura invertida'. Si la estructura original y la estructura invertida son idénticas, entonces la estructura es centrosimétrica . De lo contrario, no es centrosimétrico . Aún así, incluso en el caso no centrosimétrico, la estructura invertida se puede rotar en algunos casos para alinearse con la estructura original. Este es un aquiral no centrosimétricoestructura. Si la estructura invertida no se puede rotar para alinearse con la estructura original, entonces la estructura es quiral o enantiomórfica y su grupo de simetría es enantiomórfico . [1]

Una dirección (es decir, una línea sin una flecha) se llama polar si sus sentidos bidireccionales son geométrica o físicamente diferentes. Una dirección de simetría de un cristal que es polar se llama eje polar . [2] Los grupos que contienen un eje polar se denominan polares . Un cristal polar posee un eje polar único (más precisamente, todos los ejes polares son paralelos). Alguna propiedad geométrica o física es diferente en los dos extremos de este eje: por ejemplo, podría desarrollarse una polarización dieléctrica como en los cristales piroeléctricos. Un eje polar puede ocurrir solo en estructuras no centrosimétricas. No puede haber un plano de espejo o un eje doble perpendicular al eje polar, porque harían equivalentes las dos direcciones del eje.

Las estructuras cristalinas de moléculas biológicas quirales (como las estructuras de proteínas ) solo pueden ocurrir en los 65 grupos espaciales enantiomórficos (las moléculas biológicas suelen ser quirales ).

Celosías Bravais [ editar ]

Hay siete tipos diferentes de sistemas de cristal, y cada tipo de sistema de cristal tiene cuatro tipos diferentes de centrados (primitivo, centrado en la base, centrado en el cuerpo, centrado en la cara). Sin embargo, no todas las combinaciones son únicas; algunas de las combinaciones son equivalentes mientras que otras combinaciones no son posibles debido a razones de simetría. Esto reduce el número de celosías únicas a las 14 celosías de Bravais.

La distribución de las 14 celosías de Bravais en sistemas de celosía y familias de cristales se muestra en la siguiente tabla.

En geometría y cristalografía , una celosía de Bravais es una categoría de grupos de simetría de traducción (también conocidos como celosías ) en tres direcciones.

Tales grupos de simetría consisten en traslaciones por vectores de la forma

R = norte 1 una 1 + norte 2 una 2 + norte 3 una 3 ,

donde n 1 , n 2 y n 3 son números enteros y a 1 , a 2 y a 3 son tres vectores no coplanares, llamados vectores primitivos .

Estas celosías se clasifican por el grupo espacial de la celosía en sí, visto como una colección de puntos; hay 14 celosías Bravais en tres dimensiones; cada uno pertenece a un solo sistema de celosía. Ellos [ aclaración necesaria ] representan la simetría máxima que puede tener una estructura con la simetría de traslación dada.

Todos los materiales cristalinos (sin incluir los cuasicristales ) deben, por definición, encajar en una de estas disposiciones.

Por conveniencia, una celosía de Bravais se representa mediante una celda unitaria que es un factor 1, 2, 3 o 4 más grande que la celda primitiva . Dependiendo de la simetría de un cristal u otro patrón, el dominio fundamental es nuevamente más pequeño, hasta un factor de 48.

Las celosías Bravais fueron estudiadas por Moritz Ludwig Frankenheim en 1842, quien descubrió que había 15 celosías Bravais. Esto fue corregido a 14 por A. Bravais en 1848.

En el espacio de cuatro dimensiones [ editar ]

‌La celda unitaria de cuatro dimensiones está definida por cuatro longitudes de borde ( a , b , c , d ) y seis ángulos interaxiales ( α , β , γ , δ , ε , ζ ). Las siguientes condiciones para los parámetros de la red definen 23 familias de cristales

Los nombres aquí se dan según Whittaker. [3] Son casi los mismos que en Brown et al , [4] con excepción de los nombres de las familias cristalinas 9, 13 y 22. Los nombres de estas tres familias según Brown et al se dan entre paréntesis.

La relación entre familias de cristales de cuatro dimensiones, sistemas de cristales y sistemas de celosía se muestra en la siguiente tabla. [3] [4] Los sistemas enantiomórficos están marcados con un asterisco. El número de pares enantiomórficos se da entre paréntesis. Aquí, el término "enantiomórfico" tiene un significado diferente al de la tabla para las clases de cristales tridimensionales. Esto último significa que los grupos de puntos enantiomórficos describen estructuras quirales (enantiomórficas). En la tabla actual, "enantiomórfico" significa que un grupo en sí mismo (considerado como un objeto geométrico) es enantiomórfico, como pares enantiomórficos de grupos espaciales tridimensionales P3 1 y P3 2 , P4 1 22 y P4 322. Partiendo del espacio de cuatro dimensiones, los grupos de puntos también pueden ser enantiomórficos en este sentido.

Ver también [ editar ]

  • Cúmulo  de cristales: grupo de cristales formados en un espacio abierto cuya forma está determinada por su estructura cristalina interna.
  • Estructura cristalina  : disposición ordenada de átomos, iones o moléculas en un material cristalino.
  • Lista de grupos espaciales
  • Grupo de puntos polares

Referencias [ editar ]

  1. ^ Flack, Howard D. (2003). "Estructuras cristalinas quirales y aquirales". Helvetica Chimica Acta . 86 (4): 905–921. CiteSeerX  10.1.1.537.266 . doi : 10.1002 / hlca.200390109 - a través de la biblioteca en línea de Wiley .
  2. ^ Hahn 2002 , p. 804.
  3. ↑ a b Whittaker, EJW (1985). Un Atlas de hiperestereogramas de las clases de cristales de cuatro dimensiones . Oxford : Clarendon Press . ISBN 978-0-19-854432-6. OCLC  638900498 .
  4. ^ a b Brown, H .; Bülow, R .; Neubüser, J .; Wondratschek, H .; Zassenhaus, H. (1978). Grupos cristalográficos de espacio tetradimensional . Nueva York : Wiley . ISBN 978-0-471-03095-9. OCLC  939898594 .

Obras citadas [ editar ]

  • Hahn, Theo, ed. (2002). Tablas internacionales de cristalografía, Volumen A: Simetría de grupos espaciales . Tablas internacionales de cristalografía. A (5ª ed.). Berlín, Nueva York: Springer-Verlag . doi : 10.1107 / 97809553602060000100 . ISBN 978-0-7923-6590-7.

Enlaces externos [ editar ]

  • Resumen de los 32 grupos
  • Galerías de minerales - Simetría
  • todas las clases, formas y proyecciones estereográficas de cristales cúbicos (subprograma interactivo de Java)
  • Crystal system en el Diccionario en línea de Cristalografía
  • Familia Crystal en el Diccionario en línea de Cristalografía
  • Sistema de celosía en el Diccionario en línea de Cristalografía
  • Conversión primitiva a estándar convencional para archivos de entrada VASP
  • Aprendiendo Cristalografía