Patrañas (III): el cristal es en realidad un líquido.

Existe un mito bastante aceptado como una de estas curiosidades que se supone que poca gente sabe y que cuentas ante gente que no conoces mucho para hacerte el interesante: el cristal en realidad no es un sólido, sino un líquido súperenfriado a temperatura ambiente, tan viscoso que tarda años en deformarse y por eso lo vemos en estado aparentemente sólido en nuestro día a día, pero a lo largo de los siglos se puede notar que fluye.

La prueba, en teoría, es que los cristales de los ventanales de las catedrales antiguas son algo más gruesos por la base que por la parte superior, señal de que el cristal habría ido perdiendo integridad estructural a lo largo de los siglos debido a su (supuesta) viscosidad altísima y se habría ido deformando bajo su propio peso.

Esto es sólo un mito, por supuesto. Si esto fuera así, todas las copas que se han conservado desde hace miles de años estarían hechas un desastre. Esta jarra romana de entre los siglos III y IV a.C. es una prueba de lo contrario.

Se puede notar que no se ha derretido en más de 2.000 años. (Fuente)


Entonces, ¿Por qué los cristales de las catedrales son más gruesos por la base?Hasta hace relativamente poco existían pocas maneras económicas de fabricar placas planas de cristal. El método más fácil y barato era colocar una masa de cristal en el extremo de un tubo de soplar, darle una forma parabólica y hacerla girar para que la fuerza centrífuga extendiera la masa viscosa hacia afuera. De esta manera, se obtenía un gran círculo plano del que podían recortarse las placas que se necesitaran. En el siguiente vídeo ( a partir del minuto 3:20) se puede ver el proceso.

www.youtube.com/watch?v=GI4q-kh03pk

Pero, durante el “aplanamiento”, la aceleración centrífuga producida por el giro hace que el material se desplace hacia afuera, así que las zonas exteriores del círculo tenían un groso mayor que las interiores. El grosor de las placas planas que se recortaban no era uniforme y, mientras construían las catedrales, los trabajadores colocaban la parte gruesa en la base porque es la configuración más estable, sin saber que años después darían pie a un mito bastante absurdo.

¿Y qué base científica tiene entonces esta leyenda urbana?

El vidrio es un sólido amorfo (hablaré de vidrio porque cristal es un término demasiado general en este contexto). Esto significa que no tiene estructura cristalina. Esto a su vez, significa lo siguiente.

En un sólido los átomos están organizados de una manera determinada según su composición, la temperatura y la presión a la que ha sido sometido y el tiempo que ha tardado en enfriarse. Estos factores determinan que los átomos de un compuesto tengan que apretarse más o menos entre ellos u organizarse en una configuración concreta. Esta disposición a nivel atómico es la que les da forma a nivel macroscópico.

En la siguiente imagen aparecen varios minerales de mi propia colección, cada uno con composiciones químicas y condiciones de formación diferentes:

De izquierda a derecha y de arriba abajo: estibina, vanadinita, fluorita, turmalina, cuarzo de Herkimer, topacio y bismuto cristalizado (que en realidad no es un mineral, hablaba de él en esta entrada).

¿Por qué, por ejemplo, la fluorita tiene forma cúbica tan bien definida? Porque sus átomos están dispuestos en celdas cúbicas, y un montón de pequeños cubos colocados uno junto a otro dan un cubo mayor. La base teórica de la cristalografía (simplificando mucho) no tiene mucho más misterio.

Y esto no sólo se aplica a los minerales: cualquier metal o cerámica está compuesto también de diminutos cristales amontonados. En la siguiente imagen, por ejemplo, aparece vista a través de un microscopio la superficie de un acero.

Cada uno de los granos que aparecen en la imagen es un pequeño cristal. Y en este contexto la palabra “cristal” no hace referencia a algo transparente y frágil, sino a una masa compuesta por átomos ordenados de una forma ordenada. Los granos están separados por fronteras porque, aunque los cristales tengan la misma estructura atómica, están todos ordenados en direcciones distintas entre sí y no tienen manera de unirse.

En el vidrio con el que fabricamos nuestras botellas y ventanas, en cambio, no existen estos granos ni cristales porque los átomos no siguen un orden determinado, si no que están ahí colocados de cualquier manera.

Por eso hay quien considera el vidrio como un estado distinto de la materia, ya que tiene la rigidez de cualquier otro sólido cristalino pero posee el orden atómico que se esperaría de un líquido en reposo. Pero esto último no significa que vaya a empezar a fluir: sus átomos están fijados tan firmemente como en cualquier otro sólido.

¿Entonces ese es el origen de este mito? 

Lo más probable es que la confusión apareciera de la malinterpretación de un estudio de 1933 por Gustav Tamman, uno de los primeros que se realizó sobre el comportamiento termodinámico del vidrio. Él lo definió como un líquido superenfriado congelado (algo que, en realidad, se puede decir de cualquier cosa sólida) y varios autores que citaron su obra lo tradujeron como “líquido superenfriado” (sin el matiz de “congelado”), lo que sugería la posibilidad de que retuviera alguna propiedad de su aparente estructura atómica, semejante a la de un líquido. Luego ya alguien debió ver un cristal de una catedral y ató cabos y terminó de liar del todo la perdiz.

7 pensamientos en “Patrañas (III): el cristal es en realidad un líquido.”

  1. Excelente explicación. Como ceramista artesano evidentemente ya estaba al tanto de la naturaleza del vidrio. Lo que ignoraba era el asunto de las vidrieras. Un profe de cerámica que tuve efectivamente nos habló del vidrio sólido como de un “estado caótico de materias fundentes en estado de sufrimiento” 😉 Para él y para todos los forofos de cerámica el vidrio está a sus anchas y vivo solamente bajo el calor adecuado que lo funde y lo hace resbalar por la superficie de barro. Cuando mires una cubierta de cerámica o simplemente una botella de vidrio apiádate y piensa:…Pobrecilla. :-). Un saludo.

  2. Bueno.. según lo que me enseñaron el vidrio de hecho si es un fluido subenfriado debido a sus propiedades, este “fluido subenfriado” no cabe en la clasificación de un sólido ni de un líquido si no que es como una combinación de ambos, el estado Vítrio, la descripción de la materia con solo tres estados “sólido, liquido y gaseoso” se queda corta en estudios mas avanzados, donde existen fluidos supercriticos, plasma y otros estados que son importantes.

    Por cierto el vidrio no es un cristal, la característica principal de un cristal es su estructura ordenada (un estado de mínima entropía), mientras que el vidrio como tu bien lo mencionas en tu articulo es un sólido amorfo.

  3. A mí me explicaron que en los puntos de fusión y ebullición, mientras se está efectuando el cambio de estado, el sistema absorbe / cede energía sin que cambie la temperatura de dicha materia y que precisamente en el caso del vidrio no había punto de fusión, con lo cual en cierta manera podíamos decir que nos encontrábamos ante un líquido.

    ¿Es cierto que no tiene punto de fusión? y si lo tuviera ¿cual es la temperatura de fusión?

    Intuyo que el vidrio, precisamente por tener sus átomos ordenados de cualquier manera, no tiene un punto de fusión identificable y que lo que tiene un “rango ancho” de temperaturas en las que se va rompiendo esta estructura, ¿qué opinas de este razonamiento?

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