Los queremos por brillantes

Tienen un brillo muy característico, y, en general, es un placer regalar o recibir de regalo una joya hecha con diamante, esmeralda, rubí o zafiro, que son consideradas gemas preciosas. Hay otras gemas también utilizadas en joyería. Hay otras gemas que se les quedó el nombre de semipreciosas, como el jade, el amatista o el cuarzo.

Una de las razones por la que se usan en joyería es que presentan un brillo muy peculiar, y, en términos simples, se ven bonitos.

La razón de este brillo se remonta a lo que pasa si hacemos un zoom a estas joyas. Más zoom, más zoom, tanto zoom o incluso más que si observáramos granos de arena en un microscopio. Si nos asomamos al mundo de tamaños ligeramente superiores a las moléculas, podremos observar que tienen una estructura muy ordenada, en donde en fragmentos del material las moléculas se orientan en una dirección. A este arreglo periódico de las moléculas se llama estructura cristalina, y a los materiales que presentan esta estructura se les llama cristales.

Este ordenamiento estructurado permite que los cristales tengan muchas propiedades para físicos, químicos, biólogos, geólogos, terrólogos y muchas otras disciplinas. Y podríamos escribir libros enteros sobre sus propiedades, pero, por ahora, enfoquémonos en por qué brillan tan padre los cristales, y de paso, mencionar, como lluvia de ideas, todo un conjunto de fenómenos ópticos que ocurren dentro de ellos.

Es difícil encontrar un cristal en donde todas sus moléculas estén orientadas en una sola dirección, es decir un monocristal. De hecho, la gran mayoría de los cristales que se encuentran en la naturaleza, como los de la cueva de Naica, son policristales, es decir, están compuestos de muchos pequeños cristalitos, cada uno con una orientación particular. A estos cristalitos se les llaman granos.

Surface of a kidney stone

Dopamin
Silver surface crystal growth SEM Cristales de dopamina, de una piedra de riñón y de plata, observados microscópicamente. ¿Ya vieron que está orientado de diferentes formas por fragmentos? Estos son los granos en un policristal.

El brillo de los cristales se debe precisamente a la estructura ordenada de los mismos. Tengamos una fuente de luz en algún lugar de un cuarto oscuro, y nosotros estemos parados en otro punto del mismo. Orientemos la luz de forma que incida sobre el cristal (‘le pegue’). Una parte de esta luz se refleja y llega a nuestros ojos, que es lo que nos permite ver cualquier tipo de objeto, no sólo los cristales. Otra parte se transmite hacia adentro del cristal.

Vintage Jade Drop Earrings and Pearls with Black Spinel

Uuuuuuu. Brillan. Hay todo un conjunto de efectos físicos que causan este brillo tan característico. (Y sí, las perlas también son cristales.)

Dentro de un material, la luz se comporta de manera distinta para distintos materiales. Si tomamos un cristal transparente, es decir, que deje pasar parte de la luz que incide sobre él hará cosas interesantes con la luz dentro de él.

  • Si es un policristal, la luz puede incidir en la superficie de un grano cristalino, provocando que una parte se transmita y otra se propague en otras direcciones.
  • ¿Recuerdan la reflexión total interna y las fibras ópticas? Si la luz está por a emerger del cristal e incide en un ángulo mayor al ángulo crítico, se produce una reflexión total interna, es decir, la luz se vuelve a reflejar y regresa al cristal.
  • De estas reflexiones, algunos rayos logran salir del cristal y llegar a nuestros ojos, pero desde puntos distintos del cristal y hacia diferentes ángulos.
  • Mientras más tiempo pase el rayo de luz viajando dentro del cristal, se irá atenuando poco a poco, por lo que algunos de estos rayos llegarán a nuestros ojos con menor intensidad que otros.
  • La luz viaja de manera distinta en un material dependiendo del color (de la longitud de onda), por lo que, por esta diferencia en la velocidad, se produce un fenómeno de dispersión; en donde un haz de luz se puede dividir en los colores que lo conforman.
  • Diferentes rayos de luz salen de mismos puntos desde el cristal, esto produce interferencia, generando una combinación de colores.
Bismuth crystal macro

Cristal de Bismuto. Esa forma visualmente atractiva de como nos llega la luz se debe a cómo viaja la luz dentro del cristal.

De todas estas reflexiones, de estas atenuaciones, de esta emisión de la luz desde diferentes puntos del cristal, de las orientaciones de los granos, de la descomposición en colores, de todo esto y más viene el brillo peculiar de los cristales.

Es importante la estructura ordenada del cristal, pues en una estructura cristalina la luz puede viajar dentro de este orden, reflejarse y llegar a nuestros ojos. Un sólido completamente amorfo, por ejemplo una hoja de papel, no brilla. Simplemente se refleja la luz necesaria para que la veamos.

Dubai-Gold-Souq-4

El oro es un ejemplo de un cristal opaco. Como muchos metales, también tiene el brilo característico de un cristal.

Pero no sólo los cristales transparentes nos llaman la atención por su brillo. También los cristales opacos tienen un brillo especial. ¿Cristales opacos? Sí; los metales son un ejemplo de cristal opaco. Opacos porque casi no dejan pasar la luz, pero sí la reflejan.

Y hay otros materiales que también brillan y reflejan de formas muy apreciables la luz, pero que no son cristales. Ejemplos de estos tenemos el ámbar y el vidrio cristal. También se usan en joyería, pero son materiales amorfos. Es decir no presentan una estructura ordenada como los cristales. El ámbar se trata de una resina y el vidrio cristal es una variedad de vidrio que contiene plomo. Ya alguna vez les había mencionado que el vidrio no es un cristal; es un líquido super viscoso.

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A pesar de lo que diga su nombre, el vidrio cristal no es un cristal.

De hecho, dependiendo de la aplicación buscada, algunos cristales se utilizan como herramienta para la rama de la física conocida como la óptica; la rama que juega con la luz. Tal vez estos fenómenos hayan quedado un poco escuetos, pero como dije, es una lluvia de ideas; en próximas entradas les hablaré más sobre estos fenómenos que hace la luz; y también sobre cristales.

Pero mientras, les dejo algunas galerías de fotos sobre cristales y joyería. Observen las diferentes formas en las que brillan los cristales.

  • Crystal Projects Photo Gallery. Una galería de un proyecto de crecimiento de cristales.
  • Snow Crystals. El agua también puede formar cristales, y éstos son los copos de nieve. una colección de fotos de este tipo de cristales.
  • The Crystal Image. Galería de una tienda de decoración que vende objetos hechos con cristales. De todos tipos y tamaños. Aunque también hay algunos objetos hechos con materiales amorfors. ¿Pueden mencionar un ejemplo?
  • Art Jewelry Magazine. El ejemplo más tangible y cotidiano de los cristales: la joyería.
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