ANISOTROPIA

La anisotropía es una característica según la cual, determinadas propiedades de un cristal dependen de la orientación que se considere. Así, la conductividad eléctrica, calorífica, dilatación térmica, velocidad de propagación de la luz, etc., son muy diferentes según la dirección que se tome en cuenta. En el caso de la propagación de la luz en el interior de un cristal de cuarzo, por ejemplo, su velocidad dependerá de la dirección que los rayos sigan en su interior. Estructuralmente, la distancia entre los nudos vecinos de una red cristalina no es constante, y dependen de la dirección, de ahí que dependiendo de la dirección varíen las propiedades del cristal. En general los cristales son anisótropos; lo que caracteriza el estado cristalino es la anisotropía discontinua.

La anisotropía es una consecuencia de la estructura interna del mineral. Si carece de organización interna (minerales amorfos) o si presenta una organización muy regular son isótropos, los demás son anisótropos.

Los pertenecientes al resto de los sistemas cristalinos (hexagonal, trigonal, tetragonal, rómbico, monoclínico y triclino) son anisótropos, las disposiciones de sus elementos constituyentes varían con la dirección y por tanto su elasticidad para las ondas luminosas también es diferente.

Anisotropía, propiedad que presenta ciertos cuerpos consistentes en la dependencia de sus propiedades de la dirección que en ellos se considere.

El fenómeno de la anisotropía es debido a la ordenación espacial de los átomos en la red cristalina y afecta a las propiedades mecánicas, eléctricas y ópticas de los materiales.

En la mayoría de las aplicaciones de las aleaciones no es preciso tener en cuenta el hecho de que tanto las propiedades elásticas como las plásticas están determinadas por el comportamiento de muchos granos individuales, cada uno de los cuales es anisótropo. Las aleaciones corrientes están constituidas por millones de pequeños cristales y, si están orientados al azar, las propiedades medias son las mismas en todas las direcciones. Sin embargo, como resultado de los procesos de colada, laminado o tratamientos térmicos, es posible que los granos de una barra policristalina

adopten una orientación casi idéntica en cuyo caso la barra presentará un comportamiento anisótropo que, por ejemplo, puede hacer aumentar en gran medida su rigidez en una dirección.

En cuanto a las propiedades eléctricas, un aspecto interesante de la resistividad es su dependencia de la dirección de la corriente eléctrica en los monocristales de metales no cúbicos.

Esta anisotropía de la resistividad se utiliza en dispositivos eléctricos especiales.

Algunos materiales son ópticamente anisótropos, es decir, la velocidad de la luz depende de la dirección en que ésta se propague a través de ellos y esto da lugar al fenómeno de la doble refracción. Otros materiales anisótropos, como la turmalina o la materia plástica transparente llamada polaroid, sólo transmiten la luz orientada en ciertas direcciones de manera que convierten la luz no polarizada en luz polarizada y pueden funcionar como polarizadores.

Las sustancias isotrópicas presentan siempre el mismo comportamiento independientemente de la dirección, mientras que en las anisotrópicas las propiedades varían con la dirección. En el caso de la luz, los cristales anisótropos presentan distintos valores de sus índice de refracción en función de la dirección en que sobre la luz al atravesar el cristal.

Posición general: anisotropía

Para la luz que llegue en cualquier otra dirección de propagación el mineral se comporta como anisótropo y el valor del índice de refracción varia con la dirección.

En la siguiente figura se representa en negro la posición de isotropía, ya considerada. La flecha rayada representa la dirección de propagación mientras que los diámetros horizontales representan las direcciones de vibración, con valor del índice constante, igual a "n omega" (para simplificar el diagrama los índices se han representado como "omega" y "epsilón" en vez de "n omega" y "n epsilón" como en realidad corresponde).

Si en vez de propagarse la onda en la dirección vertical, lo hace ahora en posición horizontal, perpendicular al plano del dibujo, según la flecha roja, las ondas que viajan por este rayo y que habrán sufrido la doble refracción presenta unos valores de "n" correspondientes a los semiejes de la sección perpendicular a esta propagación. Esta sección será la dibujada en rojo, con valores para cada onda de "n epsilón" y "n omega", los ejes principales del elipsoide y por tanto con los valores extremos. Será la talla de máxima anisotropía, cualquier dirección de propagación perpendicular al eje óptico (cualquier dirección de propagación contenida en el plano horizontal).

Si la luz incide de manera inclinada (de color azul, en la figura), las ondas que vibran en direcciones perpendiculares tendrán unos valores de "n" representados por el corte al elipsoide en dirección perpendicular. Los valores de los índices son en este caso "n epsilón prima" y "n omega". Esta posición presenta una anisotropía media (epsilón prima - omega < epsilón - omega).

Para conocer el valor de los índices de refracción de las dos ondas que se propagan según una determinada dirección (recordemos, vibrando perpendicularmente, entre sí y a la de la propagación) en un cristal uniáxico basta trazar un plano perpendicular a esta dirección de propagación que corte a la indicatriz óptica por su centro. Los semiejes de la sección resultante representa los valores de los "n" de las dos ondas.

ISOTROPIA

Las sustancias isotrópicas presentan siempre el mismo comportamiento independientemente de la dirección, mientras que en las anisotrópicas las propiedades varían con la dirección. En el caso de la luz, los cristales anisótropos presentan distintos valores de sus índice de refracción en función de la dirección en que sobre la luz al atravesar el cristal.

La isotropía es la característica de poseer iguales propiedades en cualquier dirección. Cuando la propiedad elasticidad se manifiesta en igual medida cualquiera sea la dirección en la que se ha producido la deformación o la dirección en la que se deforma, el material se denomina isótropo.

Los minerales que cristalizan en el Sistema Cúbico (o Regular), es decir, el de máxima simetría, con sus átomos o iones igualmente distribuidos en las tres direcciones principales del espacio, son isótropos.

Un material es isótropo cuando sus propiedades no dependen de la dirección según la cual ellas son medidas. Es decir, cuando una propiedad tiene el mismo valor independiente de la dirección según la cual se hace la medida. Los materiales amorfos (o no cristalinos) son estrictamente isótropos. Ello se debe a que no presentan direcciones que difieran entre sí en su tipo de orden atómico lineal, por no haber orden cristalino. Isotropía por compensación en policristales

Frecuentemente en ingeniería, particularmente para aplicaciones estructurales, se emplean policristales. En ocasiones, los policristales formados por muchos granos (granos que son monocristales anisótropos), pueden ser considerados, en promedio, como isótropos, según se verá.

Particularmente cuando la estructura de un policristal está recocida, se pueden tener granos con las siguientes tres características de estos: Finos: el tamaño de grano es suficientemente pequeño como para que, en la sección consi-derada haya muchos granos. De forma equiaxial: en el material

no hay direcciones preferenciales al mirar los granos, por ejemplo, en un microscopio óptico. Con orientaciones cristalinas al azar: por ejemplo, en un policristal de cobre, de estructura CCC, los ejes OX-OY-OZ de distintos granos, ejes correspondientes a las aristas de las celdas cristalinas respectivas, están orientados al azar. Consideremos un policristal para el cual se cumplen las tres condiciones anteriores. Ahora midamos alguna propiedad según dos direcciones diferentes del policristal, bajo la condición de que tales direcciones consideren muchos granos a lo largo y que ellas no sean cristalográficamente equivalentes. Entonces, las medidas demódulo de Young, por ejemplo, corresponderán a un promedio sobre muchos granos en cada caso, dando un valor resultante, un promedio, que será el mismo según las dos direcciones del material. Así se tendrá isotropía por compensación.

Posición de isotropía

La luz que se propaga verticalmente, en la dirección del eje óptico (que coincide con el eje de mayor simetría cristalográfica, cuaternario en la figura) vibra en cualquiera de las direcciones representadas por los diámetros de la circunferencia ecuatorial, y por tanto con igual "n" siempre (con valor "omega").

Un medio es denominado isótropo si sus propiedades físicas son idénticas en todas las direcciones. Un sistema será calificado de isótropo si sus propiedades físicas (macroscópicas) son invariantes en relación con una dirección particular, y por lo tanto, si ninguna de ellas posee dependencia direccional. En el caso en que una sola de sus propiedades sea direccional, el sistema cesa de ser isótropo; es anisótropo. Se dirá también que una magnitud física es anisótropa, o isótropa, según

que dependa o no de la dirección según la cual se mide. En el sentido primitivo y restringido del término, la isotropía y la anisotropía son propiedades de los cuerpos o conjuntos macroscópicos. En esta acepción general, al ser el tiempo y el espacio magnitudes físicas, y por ello medibles, se habla frecuentemente de su isotropía o de su anisotropía.

El espacio geográfico es heterogéneo y anisótropo. Las nociones de heterogeneidad y anisotropía son próximas en este caso. La noción de homogeneidad describe la mayor o menor igualdad de los valores de una variable o de una combinación de características en un conjunto geográfico. La heterogeneidad del espacio geográfico reside, por lo tanto, en el hecho de que sus partes, elementos o lugares, son diferenciados. Su anisotropía hace referencia a las orientaciones en el espacio, a las diferenciaciones que provienen de dependencias direccionales constitutivas de su estructuración. Nudos y ejes jerarquizados que organizan los flujos de circulación, y gradientes y disimetrías dan testimonio de esta anisotropía.

En cuanto al espacio geográfico, la isotropía (anisotropía) se define siempre respecto de un cierto nivel de resolución o de generalización de las unidades geográficas. Observada a una cierta escala y para un número limitado de criterios, es una medida, siempre relativa, de la independencia de las direcciones. La cuestión de la isotropía del espacio geográfico se ha planteado en diferentes contextos de reflexión y de acción que dependen del registro de la espacialización. De este modo, toda reflexión sobre la construcción de la unidad de un territorio tropieza con la noción de isotropía cuando la unidad está subtendida por la necesaria reducción de las discontinuidades. La búsqueda de la unidad territorial pasa en general, por ejemplo, por la necesidad de pensar y de promover un espacio homogéneo de circulación solamente contrastado por la distancia, o incluso por la voluntad de dar a las mallas político-administrativas la mayor regularidad y neutralidad posibles. Por otra parte, la noción de isotropía se encuentra también en el fondo de la problemática de la “equidad territorial”, o dimensión espacial de la justicia social. Esta dimensión designaría una configuración geográfica susceptible de asegurar a todos las mismas condiciones de acceso a los servicios públicos, al empleo y a las diversas ventajas de la vida en sociedad. Equidad territorial e isotropía del espacio se vinculan cuando la cuestión es saber si algunas dimensiones de la anisotropía son portadoras de diferenciaciones injustas de la accesibilidad en un territorio dado.

REFLEXIONES INTERNAS

Son aquellas reflexiones que provienen desde variadas profundidades debajo de la superficie pulida de un mineral. La luz incidente normalmente penetra a una distancia variable dependiendo de la absorción del mineral; la absorción más grande se da con la distancia más pequeña.

En algunos minerales metálicos existen especies que en láminas sumamente delgadas se muestran translúcidas. Al ser observados bajo intensa iluminación y en nicoles cruzados, tales minerales muestran reflexiones internas que se manifiestan a lo largo de las fracturas, huecos, inclusiones, oquedades, maclas, clivajes del cristal, en los bordes intergranulares oblicuos, etc.

Estas reflexiones internas se producen porque la luz polarizada penetra hasta las superficies oblicuas en donde experimenta refracción, muestra diversos colores que son característicos para cada mineral. Esta luz es añadida a la reflexión de la superficie verdadera y la intensidad relativa de los tipos de reflexión varía con la sustancia.

Cuando el analizador es cruzado, la reflexión de la superficie verdadera es cortada por las reflexiones Internas despolarizadas que son transmitidas en gran parte. Este efecto es observable en cantidades variables en sustancias semi opacas o semi transparentes. En sustancias totalmente opacas no hay reflexiones internas, debido a que son altamente absorbentes y donde la luz penetra y se absorve fuertemente.

Cuando realizamos una observación al microscopio de luz reflejada todo lo que vemos, es lo que sucede en la superficie del mineral pero las reflexiones internas se producen en el interior del mineral. Cuando cruzamos los Nicoles se ve como si en el interior hubiéramos encendido un fragmento esas son las reflexiones internas. Aunque en algunos casos como en los minerales transparentes se puede observar las reflexiones internas en nicoles paralelos y en el aire por tener muy baja reflectividad.

El grado de transparencia de un mineral esta en relación inversa de su poder de absorción y de su reflectividad.

Reflectividad Alta R > 40%

No presentan Reflexiones Internas.

Reflectividad Media 20% < R <40%

Algunos presentan Reflexiones Internas.

Reflectancia Baja R < 20%

Poseen casi sin excepción Reflexiones internas.

Con la excepción de azurita (azul) y Malaquita (verde), los sulfuros, sulfosales y óxidos que presentan reflexiones internas son mayormente de colores que se encuentran dentro del rango de rojo pasando por marrón hasta amarillo.

Una práctica continua es requerida para distinguirlos colores de las reflexiones internas de los diferentes minerales. Pero no es tan importante el color de las reflexiones internas pero si la

presencia o ausencia de estas reflexiones internas, y donde están presentes es importante su frecuencia e intensidad.

Goethita en nicoles cruzados. Se observa las reflexiones rojas y textura botroidal

Así por ejemplo entre las sulfosales de plata que tienen propiedades similares, presentan reflexiones internas rojas típicas y solamente la estefanita nunca mostrará reflexiones internas. Las reflexiones internas son importantes en la identificación de los minerales ya que son poco los minerales que la presentan.

Proustita-pirargirita (reflexiones internas rojas).Se observan reflexiones internas de color blanco correspondientes a minerales de la ganga.

Reflexiones internas en proustita (prs) y Gangas (GGs)

En ciertos minerales las reflexiones internas pueden ser más visibles con el uso de un objetivo de mayor aumento o por inmersión enaceite, el lente de mayor aumento posibilita al observador la concentración de un área pequeña en la cual las reflexiones internas son pronunciadas, mientras que la inmersión reduce la superficie de reflexión se observará mejor las reflexiones internas. Sin embargo entre nicoles cruzados las reflexiones internas llegan a ser más nítidas.

Reflexiones internas de esfalerita

En el caso de los minerales translúcidos presentan diversas tonalidades de reflexiones internas, frecuentemente multi coloreadas (denominadas iridiscentes) dependiendo dela cantidad de dispersión de sus refracciones dentro del cristal, algunas veces no es necesario indicar color solo indicamos si hayo no hay reflexiones internas.

Si un mineral presenta baja anisotropía y reflexiones internas fuertes, la anisotropía podría ser enmascarada por las reflexiones internas y difícil distinguirla, para lo cual debemos cerrar el diafragma de apertura, con lo cual se reduce la intensidad de las reflexiones internas. Ejemplo: La esfalerita y la magnetita son muy parecidas al microscopio pero se observa reflexiones internas en la esfalerita, pero no en la magnetita, aunque algunas veces la esfalerita no presenta reflexiones internas. La esfalerita casi nunca presenta reflexiones internas cuando tiene inclusiones de calcopirita.

Entre los colores de reflexiones internas observadas en diferentes minerales tenemos:

•Reflexiones Internas blancas oiridiscentes

•Reflexiones Internas Amarillas

•Reflexiones Internas pardos o pardo rojizas

•Reflexiones Internas rojas

•Reflexiones Internas verdes