¿Qué tienen en común un diamante, un lápiz y un copo de nieve?

La palabra "cristal" proviene del griego krystallos, "frío" (alguna vez se creyó que cierta variedad de cuarzo era hielo que se había congelado tan intensamente que nunca se derretiría).

Solemos pensar en los cristales como las figuras regulares, muchas veces bellas, que adquieren ciertos sólidos: el hielo en forma de copo de nieve o las brillantes caras de un diamante. Pero el grafito —la punta de un lápiz— también lo es. Para un científico, cristal es toda sustancia sólida estructura molecular sigue un patrón fijo. Los cristales pueden ser casi de cualquier forma o tamaño, y de una gran variedad de sustancias. La Calzada de los Gigantes, en Irlanda, es de basalto de cristal de roca, y mide lo que un edificio de cuatro pisos; en cambio; los cristales de grafito son casi invisibles. Y un solo elemento puede producir cristales asombrosamente diferentes uno de otro. 

El agua, por ejemplo, cristaliza en trozo de hielo o en delicado copo de nieve. Diamantes, grafito y brasas son cristales de carbono. Pero, ¿por qué el diamante es tan duro, y el grafito tan suave que no sólo se usa como punta de lápiz, sino también como lubricante?

En términos científicos, existen dos clases de cristales: aquellos, como el diamante, estructurados en tres dimensiones, y otros, como el grafito, compuestos por capas.

Cada átomo de carbono en un diamante está unido por cada lado con su vecino más cercano, y arriba y abajo con el enlace químico más cerrado, en un modelo simétrico. En el grafito los enlaces también son numerosos y regulares, pero arriba y abajo sólo hay unos cuantos. Las delgadas y débilmente unidas capas de carbono se cortan con facilidad; es esta cualidad la que hace posible escribir o dibujar con lápiz, pues las capas de grafito se separan y se adhieren al papel. Al unirse en capas, los átomos resbalan unos sobre otros y tornan al grafito en lubricante sólido.

Ciertos cristales, como el cuarzo, se cargan eléctricamente al aplicarles presión. En cambio, la electricidad expande el cuarzo o lo contrae. En un reloj de cuarzo, la corriente eléctrica alterna hace vibrar el cristal, y las vibraciones son tan regulares que su margen de error es de un segundo por año.