Aunque todos los idiomas -y el español no es una excepción- están llenos de ambigüedades e inexactitudes que todos aceptamos de forma inconsciente, he traído este ejemplo a la sección de curiosidades científicas dado que entra de lleno en este apartado, más concretamente en el ámbito de la química.

Si pedimos a cualquiera que nos dé una definición de cristal, nos responderá con toda seguridad refiriéndose a ese material transparente o traslúcido con el que están fabricadas las ventanas, así como otros muchos utensilios habituales tales como las vajillas -aunque también pueden ser de materiales cerámicos- o envases como botellas, frascos, garrafas y similares. Pero nadie vacilará un solo segundo ni dudará a la hora de responder.

Salvo, claro está, que se trate de un físico o un químico, como es mi caso, aunque debo reconocer que fuera de mi profesión yo también utilizo este término de forma tan incorrecta como los demás. Porque, desde un punto de vista químico, el cristal o mejor dicho, lo que entendemos por cristal, no lo es en absoluto, siendo su denominación correcta la de vidrio.

Bien, me objetarán, en el fondo ambas palabras son sinónimas, ¿no? Pues en el lenguaje común sí, pero en modo alguno en el científico. De hecho, son términos que definen unas propiedades completamente opuestas.

Pero no nos adelantemos. Para mi sorpresa -como químico, se entiende-, un día descubrí que las empresas de reciclado diferenciaban claramente entre cristal y vidrio cuando advertían sobre el contenedor correcto en el que tenía que ser depositado cada uno de ellos... refiriéndose a lo que para mí no eran sino distintos tipos de vidrio.

Indagando, puesto que me picaba la curiosidad, encontré que para ellos los envases comunes -frascos, tarros, botellas...- así como, supongo que también, los cristales de ventana serían vidrios, mientras aquellos elementos digamos finos como esas vajillas elegantes que sólo se sacan en ocasiones especiales, e incluso los democráticos platos y vasos de duralex serían cristales, una diferenciación también errónea ya que, aunque su proceso de fabricación y su composición química son distintos -hablaremos de esto más adelante- todos, absolutamente todos ellos son vidrios desde un punto de vista químico, lo que no impide que incluso la legislación se haya hecho eco de esta denominación errónea.

Después de dar tanto la lata con el tema de los cristales y los vidrios no me queda otro remedio que explicarme, así que aquí va nuestra pequeña lección de química. Y, como podrán comprobar, no es tan complicada.

Aunque todos sabemos perfectamente lo que es un cuerpo sólido, conviene ir algo más allá distinguiendo entre las distintas formas en las que se puede presentar ese sólido, que dependen fundamentalmente de su estructura interna. Y si bien una descripción completa excede de las pretensiones de este artículo, sí es necesario diferenciar entre las dos alternativas principales que, como cabía sospechar, se corresponden respectivamente con las características del cristal y el vidrio.

Como es sabido todos los materiales conocidos, con independencia de que sean sólidos, líquidos o gases, están constituidos por átomos que a su vez se agrupan en moléculas o en agregados de átomos -por ejemplo los metales- o de iones, tal como ocurre con la sal común.

Aunque se trata de una propiedad general de la materia, vamos a ceñirlos tan sólo a los sólidos obviando la naturaleza de estas partículas, sean éstas átomos, moléculas o iones, dado que para nuestro razonamiento estas diferencias resultan irrelevantes. Así pues, nos quedaremos con el concepto genérico de partículas.

A diferencia de los líquidos y los gases las partículas que forman un sólido están fuertemente enlazadas con las vecinas, lo que genera una cohesión que se traduce en una forma y un volumen constante, a diferencia de los líquidos que conservan el volumen pero no la forma, y de los gases que no conservan ninguno de ellos.

Dicho con otras palabras, las partículas de un sólido están inmovilizadas respecto a su entorno careciendo de capacidad de movimiento a través de éste. En realidad la situación es mucho más compleja, pero no nos vamos a meter en camisas de once varas bastándonos con este concepto.

Imaginemos, por usar un símil, que cogemos una hoja de papel en blanco y nos ponemos a dibujar puntos en ella. Básicamente podremos hacer dos cosas diferentes: o bien seguir un patrón geométrico haciendo que los conjuntos de puntos sigan un diseño determinado -por ejemplo triángulos, cuadrados o hexágonos- que se repita por toda la hoja, o bien dibujarlos al azar como Dios nos dé a entender.

En el primer caso el dibujo seguirá un orden, mientras en el segundo no. Y ésta es precisamente la diferencia entre los cristales y los vidrios: el orden, o la falta de él, en su estructura interna, exactamente igual que ocurre en el símil del dibujo sólo que en tres dimensiones en lugar de tan sólo en dos.

Estructuras cristalina (izquierda) y amorfa (derecha)

Resumiendo: en química un cristal es un sólido que presenta una distribución ordenada en su estructura interna, mientras los vidrios carecen de ella. ¿A que no era tan complicado?

Como es fácil suponer el orden que presentan las partículas de un cristal no es único, ya que existen distintas variantes en función de como sea su estructura geométrica interna: así, hay cristales cúbicos, tetragonales, hexagonales, prismáticos... aunque las opciones son limitadas su número es relativamente amplio, y existe una rama de la química, la cristalografía, dedicada a estudiarlos.

Por el contrario, la falta de orden tan sólo nos da una posibilidad, la distribución de las partículas al azar que en química se define como amorfismo, es decir, carencia de forma. En realidad los vidrios, como sólidos que son, sí tienen forma, pero ésta no está definida y puede ser cualquiera -me refiero, claro está, a nivel atómico-, por lo que a efectos prácticos es como si no la tuvieran. Así pues, para los químicos vidrio es sinónimo de material amorfo.

No voy a entrar demasiado en detalles sobre este tema ya que creo que la diferencia entre ambos tipos de materiales ha quedado suficientemente explicada, pero sí quiero llamar la atención sobre el hecho de que un material determinado sea cristalino o vítreo depende exclusivamente de la organización interna de sus partículas, con independencia de cualquier otra propiedad física como puede ser la transparencia.

Y no, no he elegido como ejemplo a la transparencia por casualidad, sino de forma completamente deliberada ya que es precisamente aquí donde radica la confusión, ya que tendemos a identificar como cristales a todos aquellos materiales transparentes que presentan además otras características como la dureza, lo cual es, insisto de nuevo, completamente erróneo.

Izquierda: el diamante, un cristal transparente. Fotografía tomada de la Wikipedia Derecha: la pirita, un cristal opaco. Fotografía tomada de la Wikipedia

La cristalinidad y la transparencia, y esto es algo que conviene tener muy en cuenta, son dos propiedades físicas completamente diferentes que podrán coincidir o no en un material determinado. Dicho con otras palabras, nos podemos encontrar con cristales transparentes como el diamante; con cristales opacos como la pirita, un mineral de hierro que forma unos perfectos cubos de color dorado y aspecto metálico -de hecho todos los metales puros también son cristalinos en estado sólido-; con vidrios transparentes como el cristal común, o con vidrios opacos como la obsidiana o el ópalo. Incluso un mismo compuesto puede presentarse en forma cristalina o en forma vítrea según las circunstancias. Como se puede ver, hay para todos los gustos.

Izquierda: el vidrio común, un vidrio transparente. Fotografía tomada de la Wikipedia Derecha: la obsidiana, un vidrio opaco. Fotografía tomada de la Wikipedia

Y el cristal, ya sea el de una ventana, el de una botella e incluso el de Swarovski, es siempre amorfo. Insisto, siempre, por lo que no son cristales sino vidrios tal como reza el título.

Visto que las cosas están tan claras, ¿por qué tanto empeño en llamar cristal a lo que no lo es? Pues, como ocurre en muchos casos, por una sencilla razón histórica.

La palabra cristal procede del griego krystallos, que se refería inicialmente al hielo -kryos significa frío, y de él derivan términos como crionización-, pero posteriormente pasó a definir al cuarzo debido a que el aspecto similar de ambos indujo a los griegos a creer erróneamente que se trataba de materiales similares. Y como da la casualidad de que tanto el hielo como el cuarzo, además de cristalinos -en esto sí acertaron- son transparentes, acabaron llamando cristal a todo aquello que presentara transparencia con independencia de su verdadera naturaleza, algo disculpable dado que los griegos clásicos no entendían demasiado de química.

Y así ha quedado hasta ahora, porque la identificación de la cristalinidad con la transparencia acabó estando tan arraigada en nuestra cultura que, cuando en el siglo XIX y a principios del XX se pudo determinar la naturaleza exacta de los cristales, era ya demasiado tarde para enmendar el error. Ciertamente los minerólogos y los cristalógrafos podían haber elegido otra palabra distinta que no indujera a error, pero no fue así y evidentemente ya no tiene solución... aunque tampoco es que importe demasiado, quedándose en una de tantas anécdotas de la historia de la ciencia.

Cristal de roca. Fotografía tomada de la Wikipedia

Eso sí, el cristal de roca -la variedad de cuarzo que equivocó a los griegos- es un cristal de verdad, puesto que además de transparente es completamente cristalino y los átomos que lo componen -silicio y oxígeno, en proporción doble de este último- forman una perfecta red regular que produce unos hermosos prismas hexagonales. Y, puesto que su aspecto externo es muy similar al del cristal de calidad -de hecho es muy utilizado en instrumentos ópticos de precisión-, debemos ser tolerantes con la confusión.

Para terminar, tal como había prometido, voy a explicar la confusión industrial y comercial entre el cristal y el vidrio. El vidrio común se fabrica fundiendo en un horno a alta temperatura una mezcla de arena de sílice -otra variedad de cuarzo, más común e imperfecta que el cristal de roca-, caliza -carbonato cálcico- y carbonato sódico. Durante el proceso se produce una reacción que acaba dando como resultado el vidrio, cuya composición química es básicamente una mezcla de silicato cálcico y silicato sódico cuya proporción depende de las cantidades iniciales de la mezcla.

Aunque el vidrio puro, es decir, el constituido únicamente por estos dos silicatos, es incoloro además de transparente, la presencia de pequeñas cantidades de impurezas naturales o añadidas, generalmente óxidos metálicos, aporta diferentes colores como ocurre con los vidrios verdes o ámbar frecuentes en botellas y otros envases. Concretamente el color verde se debe a óxidos de hierro o de cromo, y el ámbar a una mezcla de azufre, hierro y carbono. La adición de otros elementos químicos permite obtener toda una paleta de colores -por ejemplo el cobalto proporciona una intensa tonalidad azul-, siendo ésta una técnica muy utilizada en la elaboración de los cristales coloreados que se utilizan para fabricar objetos decorativos -lámparas, jarrones- o en las vidrieras.

Vidrieras de la catedral de Reims. Fotografía tomada de la Wikipedia

Fuera ya de las aplicaciones artísticas la adición de determinados componentes, o la sustitución total o parcial del calcio por éstos, modifica las propiedades físicas de los vidrios, como ocurre con el vidrio de plomo o el de boro, haciéndoles especialmente útiles para determinadas aplicaciones. Asimismo el procesado al que es sometido el vidrio durante su fabricación mejora también sus características, como ocurre con el vidrio templado -vulgo duralex, por cierto es una marca comercial-, al que se le aplica un enfriamiento extremadamente rápido tras su fundido y moldeado que le confiere una resistencia muy superior a la del vidrio normal.

Como se puede comprobar el mundo de los vidrios es extremadamente amplio, pero insisto en que hasta el más exquisito -y caro- cristal de Bohemia sigue siendo, lo llamen como lo llamen, químicamente un vidrio.