Exfoliación (cristalina)

La exfoliación , en mineralogía y ciencia de los materiales , es la tendencia de los materiales cristalinos a dividirse a lo largo de planos estructurales cristalográficos definidos . Estos planos de relativa debilidad son el resultado de la ubicación regular de átomos e iones en el cristal, que crean superficies lisas y repetitivas visibles tanto al microscopio como a simple vista. Si los enlaces en ciertas direcciones son más débiles que en otras, el cristal tenderá a dividirse a lo largo de los planos con enlaces más débiles. Estas fracturas planas se denominan "exfoliación". ^{[ 1 ]} El ejemplo clásico de exfoliación es la mica , que se exfolia en una sola dirección a lo largo del pinacoide basal , haciendo que las capas parezcan páginas de un libro. De hecho, los mineralogistas a menudo se refieren a ella como "libros de mica".

El diamante y el grafito son ejemplos de clivaje. Cada uno está compuesto únicamente por un solo elemento : el carbono . En el diamante, cada átomo de carbono se une a otros cuatro en una estructura tetraédrica mediante enlaces covalentes cortos . Los planos de debilidad (planos de clivaje) en el diamante se encuentran en cuatro direcciones, siguiendo las caras del octaedro . En el grafito, los átomos de carbono se disponen en capas con una estructura hexagonal, donde los enlaces covalentes son más cortos (y, por lo tanto, aún más fuertes) que los del diamante. Sin embargo, cada capa se conecta con la otra mediante un enlace de van der Waals más largo y mucho más débil . Esto confiere al grafito una única dirección de clivaje, paralela al pinacoide basal. Este enlace es tan débil que se rompe con poca fuerza, lo que le da al grafito una sensación resbaladiza a medida que las capas se separan. Como resultado, el grafito es un excelente lubricante seco . ^{[ 2 ]}

Si bien todos los monocristales muestran cierta tendencia a dividirse a lo largo de los planos atómicos de su estructura cristalina , si las diferencias entre una dirección u otra no son lo suficientemente grandes, el mineral no presentará exfoliación. El corindón , por ejemplo, no presenta exfoliación.

Las formas de clivaje son paralelas a los planos cristalográficos: ^{[ 1 ]}

• La exfoliación basal, pinacoidal o planar se produce cuando existe un único plano de exfoliación. El talco presenta exfoliación basal. La mica (al igual que la moscovita o la biotita ) también presenta exfoliación basal; por ello, la mica se puede separar en láminas delgadas.
• La exfoliación prismática se produce cuando un cristal presenta dos planos de exfoliación (pero no tres). La espodumena es un ejemplo donde los planos se encuentran en ángulos de 90 grados. La hornblenda es un ejemplo donde los planos se intersecan en ángulos de 56° y 124°.
• La exfoliación cúbica se produce cuando tres planos de exfoliación se intersecan en un ángulo de 90 grados. La halita (o sal ) presenta exfoliación cúbica y, por lo tanto, cuando los cristales de halita se rompen, forman más cubos.
• La exfoliación romboédrica se produce cuando tres planos de exfoliación se intersecan formando ángulos distintos de 90 grados. La calcita presenta exfoliación romboédrica.
• La exfoliación octaédrica se produce cuando un cristalpresenta cuatro planos de exfoliación. La fluorita exhibe una exfoliación octaédrica perfecta. La exfoliación octaédrica es común en los semiconductores . El diamante también presenta exfoliación octaédrica.
• La exfoliación dodecaédrica se produce cuando un cristalpresenta seis planos de exfoliación. La esfalerita tiene exfoliación dodecaédrica.

La separación de cristales ocurre cuando los minerales se rompen a lo largo de planos de debilidad estructural debido a la tensión externa, a lo largo de planos de composición de maclas o a lo largo de planos de debilidad debido a la exsolución de otro mineral. Las roturas por separación son muy similares en apariencia a la exfoliación, pero la causa es diferente. La exfoliación ocurre debido a la debilidad del diseño, mientras que la separación resulta de defectos de crecimiento (desviaciones del diseño cristalográfico básico). Por lo tanto, la exfoliación ocurrirá en todas las muestras de un mineral en particular, mientras que la separación solo se encuentra en muestras con defectos estructurales. Ejemplos de separación incluyen la separación octaédrica de la magnetita , la separación romboédrica y basal en el corindón , ^{[ 3 ]} y la separación basal en los piroxenos . ^{[ 1 ]}

La exfoliación es una propiedad física utilizada tradicionalmente en la identificación de minerales, tanto en muestras del tamaño de la mano como en el examen microscópico de rocas y minerales. Por ejemplo, los ángulos entre los planos de exfoliación prismática de los piroxenos (88–92°) y los anfíboles (56–124°) son diagnósticos. ^{[ 1 ]}

La exfoliación cristalina es de importancia técnica en la industria electrónica y en el tallado de piedras preciosas .

Las piedras preciosas generalmente se parten por impacto, como en el tallado de diamantes .

Los monocristales sintéticos de materiales semiconductores se venden generalmente en forma de obleas delgadas , mucho más fáciles de clivar. Basta con presionar una oblea de silicio contra una superficie blanda y rayar su borde con un punzón de diamante para provocar el clivaje; sin embargo, al cortar una oblea para formar chips, se suele seguir un procedimiento de marcado y rotura para un mayor control. Los semiconductores elementales ( silicio , germanio y diamante) tienen una estructura cúbica de diamante , un grupo espacial en el que se observa el clivaje octaédrico. Esto significa que algunas orientaciones de la oblea permiten obtener rectángulos casi perfectos. La mayoría de los demás semiconductores comerciales ( GaAs , InSb , etc.) pueden fabricarse con la estructura de blenda de zinc , con planos de clivaje similares.

• Clivaje (geología)

• Galerías minerales: Propiedades minerales – Exfoliación