Cristal – Sua formação na Natureza

Introdução

Neste trabalho irá conter informações referentes ao processo de industrialização dos cristais, bem como os processos naturais de sua formação. Contaremos um pouco sobre a trajetória que estes minerais retirados do solo percorrem até se tornarem peças lapidadas e coloridas para comercialização. Mostraremos entre diversos, um pouco das classificações de gemas existentes, além de enaltecer os textos encontrados sobre estes, com figuras bem representadas e auto-explicativas.

Cristal – Sua formação na Natureza

Cristais

Embora o termo cristal tenha um significado preciso no âmbito da ciência dos materiais e da física do estado sólido, em linguagem coloquial o termo é utilizado de forma muito abrangente para designar objectos sólidos que apresentam características de brilho e forma bem marcados, em geral associados a formas geométricas simples. Se alguns são cristais, como o gelo, a neve e o sal de cozinha, outros são na realidade vítreos, isto é são compostos por materiais cujos átomos não apresentam qualquer ordenação especifica.

Apesar de em geral o arrefecimento de uma substância conduzir à formação de cristais (isto é à cristalização), tal não é uma verdade universal. Misturas de substâncias muito heterogéneas raramente cristalizam e em alguns casos o arrefecimento pode ser tão rápido que as moléculas ou átomos perdem mobilidade antes de poderem atingir a posição correcta na malha cristalina. Um material não cristalino, como o vulgar vidro, não apresenta ordenação espacial dos seus átomos ou moléculas ao longo de distâncias consideráveis, face ao raio desses átomos ou moléculas, pelo que é denominado amorfo ou vítreo. Estes materiais são em geral denominados sólidos amorfos, sendo um exemplo geológico conhecido a obsidiana.

Na linguagem corrente e no comércio, a palavra cristal é utilizada para designar vidros de elevada transparência e qualidade, genericamente comercializados como cristais. Estes cristais de vidro não são mais do que vidro com um elevado teor de óxido de chumbo, os quais, como vidros que são, não têm estrutura cristalina, já que neles os átomos não apresentam qualquer forma de arranjo regular. Tais vidros, apesar de denomiandos cristais, não podem de forma alguma ser considerados um cristal no sentido utilizado no presente texto.

Curiosidade

Qual é a Diferença Entre o Vidro e o Cristal Fabricado?

Os cristais que se formam na natureza são um tema muito interessante. De acordo com a prestigiada fábrica de cristais portuguesa Atlantis, o vidro e o cristal são ambos fabricados através de processos semelhantes, a diferença reside no facto de o cristal ser produzido com matérias primas específicas de alta pureza, que lhe conferem maior peso, brilho e transparência.

Assim, ficamos a perceber que a diferença reside apenas nos materiais utilizados no seu processo de industrialização. Ainda de acordo com a Atlantis o vidro pode ser produzido de forma manual ou automática, assim como o cristal. O cristal manual é produzido com 30% de chumbo ao passo que o automático leva apenas 24% de chumbo.

Estrutura e formação dos cristais (pré – industrialização)

Célula unitária da estrutura de um cristal de sal (NaCl). Note-se a ordenação dos átomos.

Num cristal a posição de cada um dos átomos, moléculas ou iões que o constituem, que para economia discursiva passaremos a designar por partículas, é determinada pelas posições ocupadas já existentes. Assim, no momento de cristalização, a partícula forma com as suas vizinhas um conjunto de ligações químicas (de qualquer tipo, indo das iónicas às ligações fracas) que determina a posição espacial que tenderá a ocupar.

Em resultado desse processo, forma-se uma estrutura tridimensional, mantida de forma mais ou menos rígida pelas ligações entre partículas, que se vai progressivamente propagando no espaço, formado assim um sólido que tenderá, pela expressão macroscópica desta ordenação interna, a ter uma forte tendência para a simetria. São esses os sólidos a que chamamos cristais.

As estruturas cristalinas ocorrem em todos os tipos de materiais com todo o tipo de ligações inter-moleculares e inter-atómicas.

A estrutura interna dos cristais

O fato mais importante e fundamental relativo a uma substância cristalina é que suas partículas são dispostas de maneira ordenada, em unidades tridimensionais que se repetem indefinidamente, formando o retículo cristalino, assim como os ladrilhos formam uma calçada. Essas unidades formadoras do cristal são chamadas celas unitárias. O retículo é definido pelas três direções e pelas distâncias, ao longo delas, nos quais a cela unitária se repete. Experiências realizadas por Bravais, em 1848, demonstraram que, geometricamente, são possíveis apenas 14 tipos de retículos espaciais. Outras combinações de pontos destroem aquilo que o retículo exige: que a vizinhança em torno de cada ponto seja idêntica àquelas em torno de todos os outros pontos. Veja alguns dos tipos de cela unitária existentes:

cubo

Prisma Tetragonal

Bipirâmide

Prisma Hexagonal

Bipirâmide Hexagonal

Quase todos as ligações metálicas por nuvem de electrões coexistem com um estado policristalino, já que os metais em estado amorfo ou monocristalino raramente existem na natureza. A generalidade dos sais cristaliza, já que as ligações iónicas, formadas a partir da condensação de soluções, ou da solidificação de sais em fusão, formam malhas cristalinas muito estáveis. Daí que quase todos os sais em estado sólido sejam cristais. As ligações covalentes também são muito comuns em cristais, em particular em cristais orgânicos (como os açucares e as proteínas