Moléculas a reacción

Blog de divulgación del Instituto de Síntesis Química y Catálisis Homogénea

La ley y el orden (I)

(Pilar García Orduña, ISQCH)

¿Qué tiene esta bola que a todo el mundo le mola? Todos aquellos que ronden los treinta o cuarenta años, con una pista como ésta saben muy bien de qué vamos a hablar en esta entrada al blog. Para el resto es entretenido echarle un ojo a un gran clásico de la programación de los años 80. En cualquier caso “la ley y el orden” no se refiere a la bruja Avería, ni a una serie policiaca, sino…  al cristal.

Aunque los estados de la materia sean tres (sólido, líquido y gaseoso), ni todos los gases son iguales (la inhalación de gas lacrimógeno no tiene las mismas consecuencias que  la de gas grisú), ni el agua se parece al whisky, ni todos los sólidos son equivalentes. Un caso muy especial de sólidos son los cristales. En realidad, un cristal es la máxima representación de lo que hace feliz a una madre… el ORDEN.

Un cristal representa el orden perfecto, porque un cristal es un puzzle en el que la misma pieza (que llamamos celdilla unidad) se repite igual en todas las direcciones, o hablando con propiedad, existe una simetría traslacional. ¿Cómo se forman estos puzzles? Ya hemos hablado de que los átomos se atraen, formando enlaces químicos, dando lugar a  moléculas. Además, los átomos de distintas moléculas pueden “coquetear”, de manera que se atraen o se repelen, pero en cualquier caso, interactúan.  Y siempre encuentran un arreglo, una colocación en el espacio en la que se encuentran bien. El sistema está pues estable y la máxima estabilidad en estado sólido es el cristal.

Cristal y celdilla unidadY aunque un puzzle con estas características, la repetición de la misma celdilla unidad,  puede parecer aburrido (total, es siempre igual), en realidad además de ser interesante (encontramos ejemplos bellísimos de simetría) es muy útil!

¿Alguna vez os habéis preguntado cómo se conocen las estructuras de los materiales? ¿Cómo sabemos qué átomos hay en una molécula y cómo se colocan? Aquí entran en juego los cristales, porque como ya hemos dicho, son sólidos en los que se repite siempre una pequeña unidad. Y reconoceréis que siempre será más fácil intentar conocer qué ocurre en una pequeñíííísima parte de un sólido que hacer lo mismo si las moléculas son cada vez distintas y se orientan como quieren! Pero además, con los cristales podemos usar una herramienta con la que no obtenemos los mismos resultados en sólidos amorfos (los que no tienen orden). Es la misma herramienta que se utiliza para ver si nuestros huesos están enteros: los Rayos X.  Y los rayos X nos ayudan en el estudio de los cristales gracias precisamente al orden que hay en ellos. Cuando los rayos X inciden en algo ordenado, lo atraviesan, y salen desviados (es el proceso de difracción).  Como existe un orden interno, los rayos X salen desviados de una forma determinada, y no de forma totalmente aleatoria.

A los científicos nos gusta intentar explicar los fenómenos naturales (ya sean físicos o químicos), y en este caso existe una relación entre cómo se desvían los Rayos X y el orden que lo provoca. Ya llegamos a la LEY.  Esta ley, la  ley de Bragg, es la que nos permite obtener información de los experimentos de difracción de rayos X, que, dicho sea de paso, realizamos todos los días en el ISQCH, con el difractómetro que aparece en la primera foto.

Difractómetro de Rayos X

En la segunda foto hay un esquema de qué ocurre con los Rayos X (representados en verde) durante el proceso. De momento, evitaremos mayores explicaciones acerca de cómo lo hacemos, y de los resultados que obtenemos. Pero quedaos con la idea ¡¡y con las ganas!! Porque eso es ya otro capítulo de esta historia de la que queremos que forméis parte….

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3 comentarios el “La ley y el orden (I)

  1. César
    18/05/2012

    El artículo está realmente bien, ¡enhorabuena!

    Una fruslería: lo que dices de orden a largo y resultados de la difracción de rayos X también aplica a los cuasicristales en los que no hay simetría traslacional.

    Otra (más fuera de lugar): cada vez toman más importancia técnica los vidrios metálicos que, en principio, son amorfos, si bien revelan que también existe una ordenación metaestable a rango medio (nanometros). Perdón por la autocita: http://www.experientiadocet.com/2012/05/la-estructura-del-azar-y-el-i-phone-5.html

    • Pilar García Orduña
      21/05/2012

      hola César,

      Muchas gracias por seguir nuestro blog y especialmente por tu contribución en esta entrada. De hecho te me has adelantado un poco… como tú bien dices el término “cristal” no se aplica sólo cuando existe simetría traslacional; precisamente porque existen los cuasicristales.

      Sin embargo, creo que es un poco complicado hablar de los cuasicristales (y dar la definición correcta y completa de “cristal”), sin una idea previa de lo que es la difracción. Así que en esta entrada al blog queríamos introducir el tema (los conceptos de orden y difracción), para luego ir más allá en las siguientes; hablando de otros tipos de ordenación o de otros casos de difracción.

      Espero entonces que si esta primera parte te ha gustado también lo hagan las que vendrán… ¡gracias de nuevo por tu interés!

      Pilar

  2. Pingback: Invitación a una fiesta | Moléculas a reacción

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Esta entrada fue publicada en 18/05/2012 por en Bragg, Cristal, Cristalografía, Difracción, Estructura, Simetría, Técnicas y etiquetada con , , , .

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