Materia Mineral

7/25/2019 Materia Mineral

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blancafort Selectividad UNED

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Depar tament de C inc ies pgina: 4

2 LA MATERIA MINERAL

2.1 LA ESTRUCTURA DE LA MATERIA CRISTALINA

2.1.1 Red cristalina

El estado cristalino se caracteriza por una ordenacin tridimensional de las partculas(tomos o molculas), de manera que stas se repiten en cualquier direccin deforma peridica y a distancias fijas. Estas distancias definen una red cristalina, en losnudos de la cual se colocan las partculas. La celda elemental es la ms pequeaque se puede definir, mediante tres vectores, a, b y c y tres ngulos , y . Existen7 tipos de celdas elementales, llamadas cbica, tetragonal, hexagonal, rombodricao trigonal, rmbica, monoclnica y triclnica. A partir de stas se definen las 14 redesde Bravais, dependiendo de si la red elemental presenta partculas en su centrogeomtrico o en el centro de las caras. Las redes P slo presentan tomos en losnudos. Las redes I tienen un tomo en el centro geomtrico de la celda. Las redes C

tienen tomos en el centro de las bases. Las redes F presentan tomos en el centrode todas las caras.


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2.1.2 Poliedros de coordinacin

En un slido los iones de cada signo se encuentran rodeados por iones de signocontrario, de forma que cada ion tiende a rodearse del mayor nmero posible deiones de signo contrario. Este nmero es el nmero de coordinacin y estrelacionado con las dimensiones relativas de los iones. El nmero de coordinacin

catinica puede ser igual que el de coordinacin aninica, como en el caso del NaCl,o puede diferir, como en el caso del CaCl2. Los iones que rodean a otro de signocontrario determinan un poliedro llamado poliedro de coordinacin.

Las diferentes coordinaciones posibles son:

- Triangular (coordinacin 3): los tres iones estn en un plano (CO32--).

- Tetradrica (coordinacin 4): (SiO44-)

- Octadrica (coordinacin 6): (NaCl)- Cbica (coordinacin 8): (CsCl)- Cbica compacta (coordinacin 12): (Cu)


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2.1.3 Los siete sistemas cristalinos

Existen siete sistemas cristalinos que reciben los mismos nombres que las 7 redeselementales: cbico, tetragonal, hexagonal, rombodrico o trigonal, rmbico,monoclnico y triclnico.

2.2 PROPIEDADES FSICAS DE LOS MINERALES

En los materiales istropos una propiedad fsica se manifiesta de igual forma en

cualquier direccin. En caso contrario, cuando las propiedades dependen de ladireccin, el material es anistropo. Todos los minerales son anistropos excepto losque no tienen estructura cristalina (amorfos) y los que pertenecen al sistema cbico.Las propiedades que varan con la direccin dependen de la ordenacin de laspartculas en la red y se llaman propiedades vectoriales (son las propiedadesmecnicas, pticas, magnticas y elctricas). Otras propiedades como el pesoespecfico o el punto de fusin son constantes y se llaman propiedades escalares.

2.2.1 Propiedades pticas

Brillo: depende de la reflexin de la luz en la superficie del mineral, de su ndice de

refraccin y de las reflexiones que se puedan producir en planos internos deexfoliacin. El brillo puede ser metlico o no metlico. En el segundo caso se puedehablar de brillo vtreo, resinoso, nacarado, graso, sedoso, adamantino, etc.


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Color: resulta de la combinacin de las longitudes de onda que no absorbe elmineral. La absorcin selectiva de longitudes de onda segn direccionescristalogrficas diferentes produce el pleocrosmo, que hace que el mineral se veade diferentes colores segn la orientacin.Los minerales idiocromticos son los que tienen color propio y caracterstico, comola malaquita (verde) o el cinabrio (rojo), mientras que los minerales alocromticos

deben su coloracin a impurezas o transformaciones en su composicin, como lafluorita o la amatista.

Color de la raya: es el color del polvo fino del mineral. Es constante para cadamineral, aunque vare su color en superficie. Esto hace de esta propiedad unautilidad para la identificacin de minerales. Para determinar el color de la raya sefrota el mineral sobre un trozo de porcelana (para minerales de dureza inferior a 7).

Diafanidad: es el grado de transparencia. Los minerales pueden ser opacos,translcidos o transparentes.

Birrefringencia: los minerales anistropos desdoblan cada rayo luminoso incidenteen dos rayos, ordinario y extraordinario, que se propagan a diferentes velocidades.En el caso de la calcita, la diferencia es tan grande que se puede ver una dobleimagen a travs del mineral transparente. Esta propiedad es el fundamento delmicroscopio petrogrfico.

En el microscopio petrogrfico se utiliza luz polarizada que se consigue haciendopasar la luz normal, que vibra en todos los planos del espacio, a travs de unalmina de polarizador. Entonces la luz vibra en un solo plano. Este rayo, al atravesaruna muestra de mineral anistropo, se desdobla en dos rayos, ordinario yextraordinario, los cuales se hacen pasar por otra lmina polarizante, llamadaanalizador, dispuesta perpendicularmente al polarizador, que slo deja pasar la luzque vibra en el plano correspondiente. El efecto resultante es la aparicin de loscolores de interferencia que vemos al microscopio. Al girar la platina del microscopio360 los minerales anistropos presentan 4 posiciones de oscuridad total (extincin)cada 90. Los minerales istropos se ven siempre extinguidos. Si se colocan las doslminas polarizadotas, polarizador y analizador, en disposicin paralela se observa elcolor real del mineral.

2.2.2 Propiedades mecnicas

Cohesin o tenacidad: es la resistencia a la fractura. Los minerales son frgiles si serompen o se reducen a polvo fcilmente, como la calcita, maleables si se puedenobtener lminas delgadas por percusin, como el oro, sctiles si se pueden cortar envirutas, como el azufre, dctiles si se pueden estirar hasta conseguir un hilo, como elcobre, flexibles si pueden ser doblados pero no recuperan la forma original, como eltalco, o elsticos si recuperan la forma original, como la moscovita.

Exfoliacin: es la divisin del mineral segn superficies planas (planos deexfoliacin), las cuales son posibles caras de la forma cristalina correspondiente. Laexfoliacin puede ser ms o menos perfecta o no existir.

Fractura: es el aspecto que presentan las superficies de fractura de los mineralescuando sta no tiene lugar segn planos cristalogrficos. La fractura puede serconcoidea, cuando presenta superficies suaves y lisas como el interior de unaconcha, fibrosa o astillosa, ganchuda, o simplemente irregular.


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Dureza: es la resistencia que ofrece la superficie lisa de un cristal a ser rayada.Depende de la fuerza del enlace entre los tomos. Se puede determinar la durezarelativa de los minerales mediante la escala relativa de Mohs :

1 Talco2 Yeso

3 Calcita4 Fluorita5 Apatito6 Ortosa7 Cuarzo8 Topacio9 Corindn10 Diamante

Se ha de tener en cuenta que la dureza puede variar segn el plano y la direccin

escogidos, a causa de la anisotropa de los minerales.

2.2.3 Propiedades magnticas

Se dice que un mineral es magntico cuando es atrado por un imn. Paracomprobar esta propiedad hay que reducir el mineral a polvo.

2.2.4 Propiedades elctricas

Conductividad: los minerales pueden ser conductores o aislantes.

Piroelectricidad: al variar la temperatura en los extremos de un cristal se producencargas elctricas de signo opuesto, como en el cuarzo.

Piezoelectricidad: al ser sometidos a acciones mecnicas, algunos cristales generandos polos con cargas elctricas opuestas. Es el caso de la turmalina o el cuarzo.

2.3 PROPIEDADES QUMICAS

2.3.1 El enlace qumico

Las fuerzas que unen los tomos entre s en los slidos cristalinos tienen naturalezaelctrica, y sus tipos e intensidades determinan las propiedades fsicas y qumicasde los minerales. Los diferentes tipos de enlace son:

Enlace inico:consiste en un intercambio de electrones entre aniones y cationes. ElNa, por ejemplo, puede ceder su nico electrn de valencia al Cl, que quedar conocho electrones en el ltimo nivel (la configuracin ms estable posible), formndoseel NaCl.

Enlace covalente: consiste en compartir electrones, de forma que cada tomoconsiga la configuracin de gas noble. Es el ms fuerte de los enlaces qumicos.


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Fuerzas de Van Der Waals:las molculas neutras, como el Cl2, pueden desarrollarpequeas cargas elctricas en sus extremos. Estos dipolos, de carcter instantneo,provocan la aparicin de nuevos dipolos en las molculas vecinas (dipolosinducidos) permitiendo la unin de las molculas. Es el enlace ms dbil.

Enlace metlico: en los metales, las verdaderas unidades estructurales son los

ncleos atmicos, unidos por la carga elctrica de una nube de electrones que losrodea, que no pertenecen a ningn tomo determinado.

Generalmente, en los minerales coexisten diversos tipos de enlace. Esto hace quese den propiedades direccionales, como en las micas, que presentan enlacescovalentes en el interior de las lminas, pero la unin de stas entre s se realizamediante enlaces inicos dbiles. Por este motivo, las micas presentan unaexfoliacin excelente.

2.3.2 Isomorfismo

En un compuesto cristalino los tomos de igual tamao pueden desarrollar el mismopapel cristaloqumico, es decir, se pueden sustituir entre s sin alterar la estructuracristalina. Como el cristal ha de ser neutro, si la carga de los iones intercambiadosno es igual se han de producir vacantes o la introduccin de iones intersticiales.Cuando una estructura cristalina puede presentar variaciones composicionales acausa de estas sustituciones, se habla de series isomrficas. Algunas seriesimportantes son la de las plagioclasas (albita-anortita), en la cual los trminosextremos son sdico y clcico respectivamente, la de los olivinos (forsterita-fayalita),con sustitucin entre magnesio y hierro, al igual que en la serie de los anfboles(tremolita-actinolita).

2.3.3 Polimorfismo

El polimorfismo es la capacidad de una sustancia qumica para cristalizar en ms deuna estructura. Los minerales de igual composicin qumica pero con diferentesestructuras cristalinas se llaman polimorfos. El carbonato clcico, por ejemplo, puedecristalizar en el sistema rombodrico (mineral calcita) o en el rmbico (mineralaragonito), el carbono lo puede hacer en el sistema cbico (diamante) o en elhexagonal (grafito), el feldespato potsico tiene tres polimorfos (ortosa, microclina,sanidina), al igual que los silicatos de aluminio (andalucita, distena y sillimanita). Elque una sustancia cristalice en una u otra estructura depende de las condiciones de

formacin (presin y temperatura, fundamentalmente). Al cambiar las condiciones enlas que se form un mineral, ste puede cambiar su estructura, como el aragonito,que en condiciones ambientales es inestable y se puede transformar en calcita.


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2.4 MINERALES DE INTERS ECONMICO Y PETROGENTICO

Los minerales de inters econmico ms importantes son aqullos de los cuales seobtienen los metales utilizados en la industria (menas metalferas) o aquellosminerales no metlicos con aplicaciones en la industria.

Metal Smbolo Minerales Composicin

Aluminio Al Bauxita (mezcla de minerales) Hidrxidos de aluminioMagnetita, hematites xidos de hierro

Hierro FeLimonita Hidrxido de hierro

Titanio Ti Ilmenita xido de hierro y titanioManganeso Mn Pirolusita xido de manganeso

Cromo Cr Cromita xido de hierro y cromoZinc Zn Esfalerita (blenda) Sulfuro de zinc

Calcopirita Sulfuro de hierro y cobreCobre Cu

Cobre nativo cobre metlico

Plomo Pb Galena Sulfuro de plomoEstao Sn Casiterita xido de estaoUranio U Uraninita Hidrxido de uranio

Mercurio Hg Cinabrio Sulfuro de mercurioPlata nativa Plata metlica

Plata AgArgentita, platas rojas Sulfuros de plata

Oro Au Oro nativo Oro metlico

Los principales minerales de inters petrogentico, es decir, mineralesconstituyentes de las rocas, son, con diferencia, los silicatos, los cuales forman lacasi totalidad de las rocas gneas (92 %), gran parte de las rocas metamrficas y

algunas rocas sedimentarias. Los carbonatos tambin son importantes, dado que lasrocas carbonatadas son relativamente abundantes. Entre los silicatos ms comunesen las rocas de la corteza terrestre se encuentran el olivino, el piroxeno, el anfbol,las micas, la plagioclasa, el feldespato potsico o el cuarzo. Los principalescarbonatos son la calcita (carbonato de calcio) y la dolomita (carbonato de calcio yde magnesio).

2.4.1 Clasificacin de los silicatos

Clase Distribucin de los tetraedros SiO44- Ejemplo

Nesosilicatos Independientes Olivino

Sorosilicatos Pares Epidota

Ciclosilicatos Anillos Berilo

Inosilicatos Cadenas sencillas Piroxeno

Inosilicatos Cadenas dobles Anfbol

Filosilicatos Hojas Micas

Tectosilicatos Armazn Cuarzo


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