Breve historia da cristalografía (VII): Moléculas, superfluidades e contaminacións

[Esta é unha tradución adaptada do artigo orixinal de 26 de decembro de 2013 Breve historia de la cristalografía: (VII) Moléculas, superfluidades y contaminaciones, de César Tomé López, que pode lerse nesta ligazón.]

[O artigo previo da serie é Breve historia da cristalografía (VI): O crego rompecristais.]

moleculas-integrantes

A teoría de Haüy introduciu na cristalografía un concepto fundamental: o da periodicidade. Nos primeiros estudos sobre o empaquetado de esferas a periodicidade estaba implícita, pero foi Haüy quen fixo énfase neste punto. De Haüy en diante os cristais comezaron a considerarse agregados de materia onde esta se repite periodicamente. Esta visión mantívose inalterada ata a descuberta dos cuasicristais na década de 1980, e segue sendo correcta na inmensa maioría dos casos.

Máis interesante é que, desde un punto de vista puramente químico, afirmar que un cristal é unha ordenación periódica tridimensional de unidades poliédricas implica que cada unidade ten de ter a mesma composición química ca o conxunto e, se esta unidade é realmente a máis pequena, representa unha «molécula» do composto. Haüy era plenamente consciente disto. Así, no seu Essai d’une théorie sur la structure des cristaux (1784), ás unidades constituíntes fundamentais chamáballes molécules intégrantes. O seu emprego da palabra «molécula» para se referir a un grupo de átomos conectados está na mesma liña do uso que se facía desta palabra desde mediados do século xvii, cando Pierre Gassendi a empregou en Syntagma philosophiae Epicuri (1646).

Non soamente iso. Se as moléculas no senso de Haüy teñen unha forma xeométrica (poliédrica) definida, de aquí séguese que cada substancia química ten unha forma característica. Outro corolario é que dúas substancias con diferente composición química non terán, en xeral, o mesmo aspecto externo (hábito) agás que as súas molécules intégrantes sexan moi simétricas; cúbicas, por exemplo.

Así a todo, Haüy non investiu moito tempo en discutir a natureza química das moléculas, cuxa única propiedade relevante para el era a xeometría. A forma das moléculas define a forma do seu primeiro agregado (o gran ou semente, noyau) a partir do cal o cristal medra capa a capa ata formar o seu hábito externo.

deodat-de-dolomieu

Os aspectos moleculares da teoría de Haüy desenvolveunos detalladamente Dieudonné Sylvain Guy Tancrède de Dolomieu, máis coñecido como Déodat Gratet de Dolomieu (cuxo nome toman as montañas Dolomitas), en Sur la philosophie minéralogique et sur l’espèce minéralogique (1801). Para Dolomieu a «molécula integrante» representa un «individuo completo» e todas as propiedades químicas dunha substancia son, de feito, as propiedades químicas das súas moléculas; independentes, polo tanto, da forma macroscópica ou visible dunha substancia.

espato-de-islandia

En efecto, as «moléculas integrantes» de «carbonato de cal» (carbonato de calcio) poden agruparse ordenadamente para formaren un cristal, como o espato calcario (espato de Islandia), ou poden facelo irregularmente coma na greda; ambas as substancias teñen o mesmo tipo de «molécula» malia o seu diferente aspecto. Deste xeito, Dolomieu expandiu a teoría molecular alén dos corpos cristalinos regulares para incluír as «terras» amorfas e, en xeral, todos os sólidos.

creta

Outro asunto que tratou Dolomieu foi o da presenza simultánea de diferentes tipos de moléculas. Nun agregado de moléculas dun tipo, as moléculas doutro tipo poden aparecer como «superfluidades» (superfluités) ou «contaminacións» (pollutions).

superfluidad-de-hierro-en-el-corindon-zafiro-logan

As superfluidades entran no agregado sen modificaren a forma das moléculas maioritarias e permitindo que se ordenen coma se fosen puras. O resultado é unha mestura homoxénea (que tamén podería considerarse un composto) e, consecuentemente, as superfluidades non diminúen a transparencia nin propiedade ningunha do cristal, se ben poden achegar outras propiedades, como a cor. Os axentes colorantes nos minerais alocromáticos son, pois, superfluidades de Dolomieu.

cuarzo-rutilado

As contaminacións, por outra banda, interponse entre as «moléculas integrantes» maioritarias durante a formación do cristal, o que produce imperfeccións. Estas imperfeccións tradúcense nunha perda de transparencia e fan que outras propiedades como a cor, o brillo, a densidade ou a dureza resulten afectadas, xa que un cristal con contaminacións xa non é unha substancia pura homoxénea senón unha mestura mecánica heteroxénea.

A suxestión de Dolomieu de que unha substancia química, definida polas súas «moléculas», puidese existir en formas sólidas distintas foi unha idea revolucionaria e un paso importante cara ao concepto de polimorfismo. Dolomieu, secasí, non deu o seguinte paso: decatarse de que substancias coa mesma composición poden ter moléculas diferentes.

[O seguinte artigo da serie é Breve historia da cristalografía (VIII): Morfismos químicos.]


Sobre o autor: César Tomé López (@EDocet) é químico e divulgador científico, autor de Experientia docet e editor xefe do Cuaderno de cultura científica e de Mapping Ignorance.

Advertisements

Deixar unha resposta

introduce os teu datos ou preme nunha das iconas:

Logotipo de WordPress.com

Estás a comentar desde a túa conta de WordPress.com. Sair / Cambiar )

Twitter picture

Estás a comentar desde a túa conta de Twitter. Sair / Cambiar )

Facebook photo

Estás a comentar desde a túa conta de Facebook. Sair / Cambiar )

Google+ photo

Estás a comentar desde a túa conta de Google+. Sair / Cambiar )

Conectando a %s