Crecimiento de un cristal

La formación de cristales, independientemente del mecanismo por el que tenga lugar, necesita un paso previo, y es la formación de un núcleo de cristalización capaz de crecer (proceso conocido como nucleación).

Este núcleo se puede formar de dos maneras posibles:

• Nucleación homogénea, a partir un conjunto de partículas (átomos, iones o moléculas) dispuestas de manera ordenada que se ha originado espontáneamente. En este caso, el núcleo de cristalización y el cristal que se forma tienen la misma composición química. Por ejemplo, en los suelos calizos, los cristales de carbonato cálcico formados durante una estación seca pueden actuar como núcleos de cristalización para la formación de nuevos cristales en la siguiente estación seca.

• Nucleación heterogénea. Más frecuente es la formación de un núcleo de cristalización inducido por la presencia de alguna impureza, que puede ser un fragmento cristalino preexistente de otro compuesto químico. Esto sucede, por ejemplo, en la formación de los minerales arcillosos.

	En el laboratorio se pueden reproducir las condiciones de formación de los cristales, obteniéndose ejemplares como este cristal de villiaumita (fluoruro de sodio), crecido en tolva (un depósito piramidal o cónico empleado para almacenar minerales) y observado mediante un microscopio electrónico de barrido.

En cualquier caso, para la formación de un núcleo se requiere la existencia de una sobresaturación crítica, es decir, la presencia en el medio de un determinado número de partículas que puedan constituir el núcleo; por debajo de ese número no se forma el núcleo ni, por lo tanto, los cristales. Una vez formado el núcleo, este tiene tendencia a crecer, y así formará finalmente el cristal macroscópico. Las variaciones que soporta el cristal durante su formación ocurren principalmente en la superficie. El cristal va creciendo por aposición de nuevas partículas, lo cual quiere decir que una partícula que esté en el interior de un cristal en un momento dado estuvo en la superficie.

El proceso de cristalización va acompañado de cierto desprendimiento de energía. En condiciones ideales (crecimiento lento y tranquilo), las partículas se depositan preferentemente en aquellos lugares que corresponden a un mayor desprendimiento energético. Cada cristal se forma en ciertas condiciones físico-químicas; si varían éstas, la cristalogénesis no tiene lugar o se forman cristales polimorfos:

El aragonito y la calcita son polimorfos: los dos tienen la misma composición química (CaCO3 ), pero sus cristales difieren. En el primer caso (fotografía izquierda) se generan prismas rómbicos que con frecuencia se unen para dar prismas hexagonales cuando hay altas presiones y temperaturas, soluciones concentradas y alto contenido en magnesio; en el segundo caso se forman romboedros cuando las condiciones de presión, temperatura, concentración de sales y contenido en magnesio son bajas.