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CRISTALOQUIMICA UNASAM

10 de julio de 2014

Presentación En esta ocasión, vamos

investigar, indagar y detallar a conocer, acerca de la

cristalización química de los minerales, ya que es un tema tan importante en el proceso de aprendizaje de nuestra carrera profesional y por ello trataremos los aspectos más fundamentales que se basan netamente de la cristalización química. Los factores que nos motivaron a tratar este tema fueron, que como futuros ingenieros de minas, cebemos de conocer detalladamente acerca de la estructura y composición mineralógica; porque más adelante nos ayudara para analizar y saber de qué mineral se tratara un determinado yacimiento. Por ello, surgió un interés enorme y crucial de conocer la composición química de un mineral, y así como también dar a conocer a nuestros compañeros de la carrera. Con más detalles sobre este tema se conocerá más adelante en la explicaciones del profesor del curso, de la razón que este tema es tan extensa está relacionado con el análisis descriptivo de los minerales, por el cual en este trabajo se dará a conocer los aspectos más primordiales o fundamentales del tema.

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Índice Nociones preliminares.

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1.1. Átomos. ………………………………………………………………………………5 1.2. Estado de agregación molecular de la materia………………………………….……..7 1.3. Estado sólido. …………………………………………………………………………8 1.2.1. Tipos de estado sólido. 1. Solidos amorfos y cristalinos. Definición de la cristaloquímica. 2.1. Cristalización (solidos cristalinos). …………………………………………………9 2.1.1. Red cristalina. ……………………………………………………………………...10 2.1.2. Propiedades de los sólidos cristalinos. 2.1.3. Sistemas cristalinos. …………………………………………………………….....11 Cuadro N° 02; siete sistemas cristalinos. …………………………………..……...13 Cuadro N° 03; redes de Bravais o catorce redes cristalinas……………………….14

2.1.4. Empaquetamiento compacto. ……………………………………………….……..16 2.2. Estructuras internas de cristalización………………………………………..…….17 2.3. Tipos de cristalización. 2.4. Radios iónicos y atómicos. …………………………………………………………..19 Por fuerzas de enlace de los cristales: 1. Enlace iónico, covalente metálico y van der Waals. Por número de enlaces: 2.5. La formación de los cristales a partir de iones simples o de radicales descrita por Pauling……………….……………………………………………………….………20 Cuadro N° 04; consideraciones geométricas del número de coordinación. 2.6. Mecanismos de cristalización…………………………………………………..…....21 2.7. Formación de minerales en la corteza terrestre……………………………………23 2.8. cristalización del magma……………………………..………………..…………….24 1. Tipos de Texturas Ígneas. 2. Texturas Ígneas 3. La composición química del magma ……………………………………………..…25 2.9. Clasificación química de los minerales……………………………………………..26

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Introducción Un cuerpo solido cristalino en su formación estructural interna y externa, siguen un proceso cronológico que son: en primer lugar las partículas muy diminutas como el quarks son el principio de la formación de partículas subatómicas, entre estos los ,más clásicos o fundamentales son los protones de carga positiva, los neutrones de carga neutra y los electrones de carga negativa, la unión de estas partículas forman los átomos, asimismo el conjunto de los átomos forman los elementos químicos, continuamente estos forman los moléculas o iones; estas moléculas y iones tienden unirse mediantes los enlaces, en particular para nuestro caso tendremos diversos clases de enlaces cabe mencionar que son los iónicos, covalentes, metálicos y de van der Waals; a la unión de estos átomos por estos enlaces se hace un síntesis de estudio atreves de unas estructuras geométricas que se le denominan

celdas unitarias, que son modelo geométrico

característico de la estructura reticular; al conjunto de estas celdas unitarias se le denomina red cristalina. La red cristalina representa la formación de las moléculas y iones; finalmente estas uniones de moléculas o iones conforman las estructuras cristalinas netamente denominadas minerales metálicos. Otro aspecto que se va a desarrollar es la formación de los cristales atreves de la solidificaciones de las lavas provenientes de las cámaras magmáticas, donde estas solidificaciones se pueden realizar dentro como también en el exterior de la corteza terrestre debido a las erupciones volcánicas como también cabe recalcar que la formación de los sólidos cristalinos propiamente dicho los minerales no solo se forman de las rocas plutónicas sino también de la rocas sedimentarias, que consiste en la sedimentación de los estratos debido a las degradaciones de las rocas preexistentes o metamórficos por los intemperismo, a causa de las lluvias o vientos; por lo último la formación de los minerales a través de las rocas metamórficas, que son generados por el cambio de la temperatura o de la presión en las rocas sedimentarias o plutónicas optando formarse unos minerales preciosos.

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1. Nociones preliminares. 1.1. ÁTOMOS. Partícula más pequeña de un elemento químico que conserva las propiedades de dicho elemento, es un sistema dinámico y energético en equilibrio constituido por dos partes: 1. Núcleo: Parte central, muy pequeño y de carga positiva, contiene aproximadamente 200 tipos de partículas denominadas nucleones, de las cuales, los protones y los neutrones son los más importantes (nucleones fundamentales). Estos poseen una gran masa a comparación con otras partículas, por lo tanto, el núcleo atómico concentra casi la totalidad de la masa atómica (99.99% de dicha masa). Los nucleones se mantienen unidos mediante una fuerza nuclear o fuerza fuerte, que es la fuerza natural más grande que se conoce y tiene corto alcance, solo para dimensiones nucleares. 2. Envoltura o zona Extra nuclear : Espacio muy grande (constituye el 99.99% del volumen atómico), donde se encuentran los electrones ocupando ciertos estados de energía. Los electrones se encuentran a distancias no definidas respecto al núcleo y se desplazan en torno a ella en trayectorias también indefinidas, porque según la mecánica ondulada o cuántica, solo se puede determinar la región espacial energética donde existe mayor probabilidad de encontrar un electrón. LA TABLA PERIODICA Más de la mitad de los elementos que se conocen en la actualidad se descubrieron en 1800 y 1900. Durante este periodo los químicos observaron que muchos elementos mostraban grandes semejanzas entre ellos. El reconocimiento de las irregularidades periódicas en las propiedades físicas y en el comportamiento químico, así como la necesidad de organizar la gran cantidad de información disponible sobre la estructura y propiedades de las sustancias elementales, condujeron al desarrollo de la tabla periódica, una tabla en la que se encuentran agrupados los elementos que tienen propiedades físicas y químicas semejantes.

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En la cual los elementos están acomodados de acuerdo a su número atómico, en filas horizontales, llamadas periodos y en columnas verticales, conocida como grupos a familias, de acuerdo con sus semejanzas en las propiedades químicas. Los elementos se dividen en tres categorías: metales, no metales y metaloides. Un metal es un buen conductor de calor y electricidad, en tanto que un no metal es un mal conductor de calor y electricidad. Un metaloide presentas propiedades intermedias entre los metales y los no metales.

CONFIGURACION ELECTRONICA Consiste en el ordenamiento sistemático de los electrones en los diferentes estados energéticos de la zona extra nuclear sobre la base de ciertos principios establecidos, producto de hechos experimentales.

EL ION Es un átomo o un grupo de átomos que tiene una carga neta positiva o negativa. El número de protones, cargados positivamente

del núcleo de un átomo

permanece igual durante los cambios químicos comunes, pero puede perder o ganar electrones, cargados negativamente. La pérdida de uno o más electrones a partir de un átomo neutro forma un catión, un ion con carga neta positiva.

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1.2. Estado de agregación molecular de la materia. Los estados de agregación más importantes en condiciones ambientales son: solido, líquido y gaseoso. Todo aquello depende del grado de cohesión y la movilidad de las partículas (átomos, moléculas o iones), ósea de las competencias entre las fuerzas de atracción (cohesión) que buscan ordenar a las moléculas y las fuerzas térmicas (fuerzas de repulsión) que buscan desordenarlas. Haciendo una especificación acerca del estado sólido de la materia, podemos decir que son rígidos, con volumen definido; donde algunos solidos como metales u otro tipo de minerales sólidos, poseen formas geométricas definidas y punto de fusión definido, llamados solidos cristalinos. Cuadro N° 01; propiedades de estado sólido de la materia.

Diagrama de partículas

Forma

Definida

Volumen

Definido

Fuerzas intermoleculares

Fuerzas de cohesión mayores a la de repulsión

Distancia intermolecular

No existe

Comprensibilidad

Incompresibilidad

Desorden molecular (entropía)

baja

Tipo de movimiento molecular

Vibratorio en espacio muy reducido

Facilidad para pasar a fase de vapor

Muy baja

Difusión

Muy baja

Forma geométrica

A base de cristales

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1.3. Estado sólido. 1.2.1. Tipos de estado sólido. 1. Solidos amorfos. Son los que carecen del ordenamiento molecular; esto sucede debido a que se solidifica rápidamente, donde sus átomos o moléculas no tienen tiempo de alinearse por sí mismo y pueden quedar fijo en posiciones distintas a las de un cristal ordenado. Como por ejemplo es el vidrio, que es un producto de fusión de materiales inorgánicos ópticamente transparente que se ha enfriado a estado rígido sin cristalizar.

B

A

Figura N°01, representación bidimensional de A) Cuarzo cristalino y B) vidrio de cuarzo no cristalino 2. Solidos cristalinos. Presentan un ordenamiento molecular estricto y regular de modo que sus partículas (átomos, moléculas, iones), ocupan posiciones específicas. De acuerdo a ello, podemos responder ciertas interrogaciones como: ¿Qué observamos a simple vista? Pues forman estructuras geométricas definidas con caras y ángulos establecidos.

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¿Por qué ocurre lo ello? Ocurre por las partículas elementales que lo constituyen se ordenan regularmente en el espacio tridimensional, siguiendo un patrón de ordenamiento definido. 2. Definición de la cristaloquímica. Es una rama de la cristalografía que estudia la composición de la materia cristalina y su relación con la fórmula cristalográfica. Incluye el estudio de los enlaces químicos, la morfología y la formación de estructuras cristalinas, de acuerdo con las características de los átomos, iones o moléculas, así como su tipo de enlace. 2.1. Cristalización (solidos cristalinos). También llamado "constancia angular" denominada así por Nicolás Steno en 1669, es una de las leyes fundamentales de la Cristalografía. Posteriormente, y hasta bien entrado el siglo XX, se comprobó que familias enteras de minerales presentaban ángulos de 120º, 90º y 60º. Finalmente, se determinó que todos los cristales existentes pertenecían a sólo 7 grupos diferentes de cristales, denominándose "Sistemas Cristalinos". Para representar un sistema cristalino se usa un sistema de coordenadas mediante un eje espacial (x, y, z) junto a los ángulos que forman respecto a los ejes. Para que un mineral forme cristales perfectos, estos deben crecer libremente sin interferencias de otros minerales o sustancias. Los átomos e iones de la composición química de un mineral se encuentran organizados de forma simétrica en celdas elementales. La sucesión infinita de estas celdas conforman los cristales. A todo aficionado le apasiona las diferentes formas de cristalización que tiene un mineral. De hecho, si todos los minerales que encontrásemos se presentasen sólo en forma masiva, es muy probable que nos dedicásemos menos a los mismos

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2.1.1. Red cristalina. Denominado también como retículo espacial, es la configuración o distribución espacial (tridimensional) de partículas (átomos, moléculas o iones) que forman los sólidos cristalinos generando modelos geométricos regulares. Celda unitaria cubica

Red cristalina espacial Nudo de la red 2.1.2. Celda unitaria. Es una celda elemental de un cristal, que representa el modelo geométrico característico de la estructura reticular; por el cual debe contener un numero entero de partículas componentes de la red.

2.1.3. Nudos de la red cristalina. Además de contener las partículas, también contiene muchas veces el centro de gravedad de la molécula, por ejemplo el benceno solido:

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2.1.4. Propiedades de los sólidos cristalinos.  Son anisótropos; que significa que son propiedades físicas (conductividad térmica dureza, resistencia mecánica, refracción de la luz, etc.)  Poseen un punto de fusión definido, donde: -

Los sólidos moleculares poseen bajos valores.

-

Los sólidos covalentes los más altos.

 Poseen apariencia externa regular.

2.1.5. Sistemas cristalinos. Su clasificación se establece de acuerdo a las formas y magnitudes que lo conforman a las celdas unitarias; donde se determinan por las longitudes de las tres aristas (a, b y c) y por loa ángulos (

) que forman entre estos ejes.

𝛾 𝛽

𝛼

Propiedades principales del estado cristalino de minerales. Periodicidad El medio cristalino es un medio periódico ya que a lo largo de cualquier dirección la materia que lo forma se halla a distancias específicas y paralelamente orientadas, de forma que la orientación y distancias a que se encuentran dependen de la dirección elegida. Éstas definen la denominada red cristalina, constituida por una serie de puntos (nudos) separados entre sí por las citadas traslaciones.

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Simetría Es una propiedad más general de cualquier cuerpo cristalino y su investigación es una tarea más importante en la cristalografía. La simetría rige al mundo de los cristales. Esto es una regularidad más general de las sustancias cristalinas. La simetría determina: 1) Las leyes de la distribución de los elementos estructurales en las redes cristalinas. 2) La posición de las caras (facetas) de los cristales en el espacio. Homogeneidad En una red cristalina la distribución de nudos alrededor de uno de ellos es la misma, independientemente del nudo que tomemos como referencia. Así una red es un conjunto de nudos homogéneos o bien, un conjunto homogéneo de nudos. También se puede decir que es una propiedad de los cuerpos físicos, que significa ser iguales en todo el volumen de la sustancia. Anisotropía La red de nudos constituyente del estado cristalino es anisótropa en cuanto a las distancias entre nudos, es decir, ésta depende de la dirección según la cual se mide. Las propiedades de los cristales no son iguales por las direcciones no paralelas. Diferentes disposiciones atómicas a lo largo de diferentes planos o direcciones cristalinas, dan lugar a estas Propiedades anizotrópicas (vectoriales). Puesto que la magnitud de la propiedad depende de la dirección, varía al cambiar la dirección cristalográfica. Algunas de las propiedades vectoriales de los cristales son: dureza, conductividad térmica y eléctrica, velocidad de la luz, etc. Entre las propiedades vectoriales se destacan sobre todo las propiedades mecánicas y ópticas de los cristales minerales.

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Cuadro N° 02; siete sistemas cristalinos.

Celda unitaria Sistema

ejemplos longitudes

ángulos

Cubico

Tetragonal

Ortorrómbico

Monoclínico

Romboédrico

(

)

, As, Bi

Hexagonal

Triclínico

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Cuadro N° 03; redes de

o catorce redes cristalinas.

sistema

Cubico

Clasificación

Simple

Simple

Tetragonal

Ortorrómbico

Cuerpo centrado

Simple

Monoclínico

De caras centradas

Con centro en el cuerpo

Con centro en la

Con centro en el

Centro en las

base

cuerpo

caras

Simple

Con centro en la base

Romboédrico

Romboédrica

Hexagonal

Hexagonal

Triclínico

Triclínica

2.1.6. Números de átomos en una celda unitaria de un sistema cubico. Como caso particular veamos para un sistema cubico simple. Se observa que en cada vértice del cubo (celda unitaria) hay 1/8 parte del átomo, por el cual se puede deducir en una celda unitaria que presente 8 vértices tiene 1 átomo. De manera general podremos decir que una celda unitaria presenta un número de átomos de acuerdo a su compactación.

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Figura N°06, representación una celda unitaria de un sistema cubico simple, donde se aprecia en cada esquina 1/8 parte de un átomo.

2.1.7. Empaquetamiento de esferas. -

La forma en que las esferas se acomodan en capas determinan el tipo de celda unitaria final.

-

Cada esfera acomodada tiene un número de coordinación, que se refiere al número de átomos, iones o moléculas que rodean a un átomo en una red cristalina.

-

La magnitud es la medida de compactación, donde se puede apreciar que cuando sea mayor el número de coordinación más juntas estarán las esferas.

Figura N°06, los tres tipos de celdas cubicas, en realidad las esferas representan átomos, moléculas o iones que están compactas entre si

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Figura N°07, distribución de esferas idénticas en una celda cubica simple. 2.1.8. Empaquetamiento compacto. Con este término se le denomina al arreglo eficiente de las fuerzas de átomos que tiende a acomodarse en caras. Figura N°08, a) en una capa de empaquetamiento compacto cada esfera esta en contacto con otras seis. b) las esferas de la segunda capa se acomodan en los huecos que quedan entre las esferas de la primera capa. c) en la estructura hexagonal compacta cada esfera de la tercera capa esta justo encima de una esfera de la primera capa. d) en la estructura cubica compacta cada esfera de la tercera capa se acomoda en un hueco de esta, justo encima de un hueco de la primera capa

𝑎

𝑏

𝑐

𝑑

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2.2. Estructuras internas de cristalización. El estado cristalino de los minerales se traduce por la anisotropía de la mayor parte de sus características; es decir, no se mantienen constantes sus propiedades físicas en todas las direcciones. Los minerales están formados por átomos enlazados químicamente y presentan distintas estructuras según su proceso de formación. Puede darse el caso de que existan dos minerales con la misma composición química pero que presenten distinta estructura debido al modo en que sus átomos se enlazan y disponen en el espacio. A estos minerales se les denomina polimorfos. Este es el caso del diamante y el grafito, que presentan propiedades diferentes y son considerados minerales distintos el uno del otro. 2.3. Tipos de cristalización. Por fuerzas de enlace de los cristales: La formación de los cristales es, pues, una ordenación de átomos o radicales que se mantienen unidos por una fuerza denominados enlaces todo aquello ocurre, según su naturaleza. En general, cuanto más fuerte es el enlace más duro es el cristal y más elevado es su punto de fusión. Existen 4 tipos de enlace: Iónico, Covalente, Metálico, y de Van der Waals, así también pudiendo existir mezclas entre todos estés tipos. 1. Enlace iónico: Se realiza mediante fuerzas eléctricas rompiéndose debido a la reacción de disolventes polares (como el agua), dando lugar a soluciones iónicas. Los cristales con este tipo de enlace presentan dureza y peso específico moderado, puntos de fusión y ebullición y poco conductores de la electricidad y el calor. 2. Enlace covalente: Los átomos adyacentes comparten los electrones de las órbitas más externas para completar sus últimas capas de electrones, formando así compuestos más estables. Los minerales con enlace covalente son insolubles con puntos de fusión y ebullición muy altos.

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3. Enlace metálico: Ciertos átomos (metales) liberan electrones dejándolos moverse libremente y con gran rapidez por la estructura molecular o incluso fuera de ella sin alterar el mecanismo del enlace (nube de electrones). A él deben los metales su gran plasticidad, tenacidad, ductilidad y conductibilidad eléctrica, así como su baja dureza, puntos de fusión y ebullición. Entre los minerales sólo los metales nativos presentan este tipo de enlace. 4. Enlace de van der Waals: Es un enlace débil que fija moléculas neutras dipolares (con cargas de distinto signo en sus extremos opuestos). Las moléculas se alinean con los polos - frente a los polos más de las moléculas próximas. Es el tipo más débil de enlace químico. La mayoría de los minerales son heterodésmicos, como consecuencia las propiedades físicas sufren cambios direccionales. Así por ejemplo con el grafito y con las micas. La exfoliación plana de estas sustancias se debe a un tipo de enlace más fuerte en el plano que da lugar a las hojas y más débil entre ellas que normalmente suelen ser de tipo van der Waals. Por número de enlaces:  

; son los cristales que presentan un solo tipo de enlace. ; son los que presentan varios tipos de enlaces

2.4. Números de coordinación. La coordinación de los átomos que consisten en una estructura cristalina. Los aniones coordenados se agrupan siempre en torno al ion central coordinador, de tal manera que sus centros ocupan los vértices de un poliedro regular. De este modo, en una estructura cristalina estable, cada catión, está en el centro de un poliedro de coordinación de aniones. El número de los últimos en el poliedro es el número de coordinación (N.C.) del catión con respecto a un anión dado y viene determinado por sus respectivos tamaños.

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2.4.1. Radios iónicos y atómicos. Para los cristales y los minerales son muy importantes los radios iónicos en las estructuras reales. Sin embargo, actualmente no se pueden medirlos. Los átomos y los iones no poseen superficies definidas y por eso hay que considerarlos como los núcleos muy diminutos, muy densos y con una fuerte carga, rodeados por un espacio ocupado por nubes de electrones muy diseminados, cuya densidad varía con su distancia al núcleo disminuyendo finalmente hasta cero. De aquí, que el radio de un ion sólo puede ser definido con precisión en términos de su interacción con otros iones. En el caso simple, cuando los cationes y aniones son bastante grandes y sus cargas débiles y tienen ambas numerosos vecinos dispuestos simétricamente y de signo contrario, los iones pueden ser considerados como esferas en contacto. 2.4.2. Isomorfismo. El isomorfismo es el fenómeno de la sustitución mutua de los átomos en las estructuras de los minerales que tienen las propiedades cristaloquímicas cercanas. Estas propiedades determinan la variación del intercambio gradual y regular de la composición del mineral y la electro neutralidad de su red cristalina. 2.4.3. Polimorfismo. Es el fenómeno de la transición (transformación) de un tipo estructural a otro tipo por la variación de las condiciones físico-químicas del ambiente de formación. En esta transformación de una especie mineral a otra especie, se mantiene constante la composición química Las diferencias entre las estructuras de las modificaciones polimorfas, se divide según los tipos siguientes: 1. Las estructuras de las modificaciones polimorfas se distinguen por el número de coordinación 2. Las estructuras de las modificaciones polimorfas, se distinguen por el tipo del empaquetamiento con igual número de coordinación. 3. El tipo de empaquetamiento y el número de coordinación, son iguales pero hay diferencia en el motivo de la posición en los átomos.

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4. La estructura de las modificaciones polimorfas se distinguen por un pequeño giro de algunos grupos estructurales en el proceso de las transformaciones polimorfas. 2.4.4. Paramorfosis. Es el fenómeno de la formación de la nueva modificación de baja temperatura a partir de los cristales de la modificación de alta temperatura guardando su forma inicial. Estas formas se usan para la determinación de las condiciones de formación de las asociaciones minerales. 2.4.5. Politipos. Este fenómeno depende de la capacidad de una sustancia cristalina formar las modificaciones que se caracterizan por algunas características estructurales. Los politipos tienen dos parámetros iguales de la celda elemental y el tercero, que es variable. El número de los politipos puede ser distinto para las sustancias diferentes. 2.5. La formación de los cristales a partir de iones simples o de radicales descrita por Pauling. -

Alrededor de cada catión están dispuestos aniones que ocupan los vértices de un poliedro. Este poliedro se llama de coordinación y su naturaleza está determinada por la relación de radios iónicos. Cuando iones de cargas opuestas constituyen un cristal, los iones tienden, en efecto, a colocarse de la forma más compacta posible. Si imaginamos a estos iones como esferas de radio

(radio del anión) y

(radio del catión), se puede considerar que

cada catión cae en el centro de un poliedro regular cuyas vértices están ocupados por un anión, de manera que la esfera del catión esté en contacto con las de todos los aniones situados en los vértices. -

El número de aniones, en el poliedro, es el número de coordinación del catión con relación a los aniones

-

Naturalmente, la geometría del poliedro de coordinación depende de los tamaños relativos de los iones. Así, por ejemplo, para que el poliedro sea un cubo es preciso que

sea mayor de 0,732 porque, si el radio del catión

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fuera menor, esta esfera catiónica no podría ser tangente a todos los aniones. Poliedro de coordinación de forma cúbica (

)

(

)

Cuadro N° 04; consideraciones geométricas del número de coordinación. Coordinación Catiónica

Número de Coordinación

mayor de 0,155

3 aniones en los vértices de un triángulo

3

mayor de 0,225

4 aniones en los vértices de un tetraedro

4

mayor de 0,414

6 aniones en los vértices de un octaedro

6

mayor de 0,732

8 aniones en los vértices de un cubo

8

mayor de 1,0

12 aniones en los puntos medios de las aristas de un cubo

12

El oxígeno es el elemento más común en la corteza terrestre y su radio iónico es de . El radical oxhidrilo, también muy abundante en los minerales, tiene radio iónico similar. Comparando este valor con los radios iónicos de los cationes más frecuentes en los minerales, aun teniendo en cuenta que el radio iónico de los elementos varía ligeramente con su coordinación, por deformación o polarización de la red de electrones al acoplarse a una cavidad mayor a menor, podemos deducir las posibles coordinaciones de los siguientes cationes: Página 21


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Cuadro N° 05, posibles coordinaciones de algunos cationes.

Catión

Coordinación

Catión

Coordinación

Si+4

4

Fe+3

6

Al+3

4a6

Mn+2

6

Na+

6a8

Mn+4

4

K+

8 a 12

Zn+2

4a6

Mg+2

6

Ag+

6

Ca+2

6a8

Ag+2

6

Ba+2

8 a 12

Pb+2

6 a 10

Fe+2

6

2.6. Mecanismos de cristalización. El proceso por el que se originan los cristales recibe el nombre de cristalización. La cristalización puede producirse por: Recristianización: Se produce cuando un mineral ya cristalizado sufre una alteración de las condiciones fisicoquímicas que provocan un cambio en la posición de los elementos de la red cristalina formando un cristal diferente sin que se produzca un cambio de estado. Un ejemplo es la andalucita. Precipitación química: a partir de una disolución acuosa. Los iones disueltos se enlazan entre sí a medida que el disolvente desaparece o cambian las condiciones de solubilidad. Así se forman la halita o el yeso. Sublimación de sustancias: disueltas en gases. Por ejemplo, en los conductos volcánicos, los gases que escapan solidifican al contacto con el exterior, formando cristales. Esto ocurre con el azufre.

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Solidificación de materiales fundidos: Así se forman los cristales de las rocas plutónicas, por enfriamiento del magma. El magma al perder temperatura, inicia el proceso de cambio de estado de los minerales que solidifican y forman cristales de diferente tamaño según las condiciones.

2.7. Formación de minerales en la corteza terrestre. Los minerales se forman en el interior de la Tierra y en su superficie, mediante diversos procesos geológicos (ígneos, metamórficos, sedimentarios y de meteorización). 

Los minerales ígneos se forman por enfriamiento y solidificación de una roca fundida “magma” a temperaturas generalmente entre 650 y 1200ºC a profundidades variables. Los factores que influyen en la formación de estos minerales son: la composición química, la temperatura de cristalización y la velocidad de enfriamiento.



Los minerales metamórficos se producen como consecuencia de cambios en estado sólido (re cristalizaciones y reacciones en el seno de una roca preexistente) en respuesta a nuevas condiciones de presión y temperatura. Los factores que influyen en la formación de estos minerales son: el tipo de roca original que se transforma, la temperatura y la presión, así como la presencia de fluidos o de minerales hidratados.



Los minerales sedimentarios se pueden formar: a) por evaporación de agua, b) por precipitación de soluciones cuando ocurren cambios en las condiciones químicas, y c) mediante el depósito de organismos, conchas o huesos. Los factores que influyen en la formación de estos minerales son: la composición química de las soluciones, las condiciones ambientales y la existencia de organismos.



Los minerales de origen meteórico se forman por cristalización en condiciones superficiales, mediante reacciones químicas entre otros minerales y los agentes existentes en la superficie terrestre (agua y gases).

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2.8. cristalización del magma. La textura de las rocas ígneas está determinada por el tamaño y el arreglo de los granos (cristales) de los minerales. Las rocas ígneas se clasifican según: Textura y Composición mineral. 1. Texturas Ígneas  El Factor principal que influye en el tamaño de los cristales:  Razón (velocidad) de enfriamiento  Un enfriamiento lento promueve el crecimiento de cristales más grande (menos).  Un enfriamiento rápido forma muchos cristales pequeños.  Un enfriamiento muy rápido forma vidrio. 2. Tipos de Texturas Ígneas.  Textura Afanitica (grano fino): Enfriamiento rápido de lava o magma, cristales microscópicos y también pueden contener vesículas (hoyos de burbujas de gas).  Textura Fanerítica (grano grueso): Enfriamiento lento, los cristales pueden identificarse sin un microscopio  Textura Porfídica (inequigranular): Los minerales se forman a temperaturas diferentes y a razones diferentes de enfriamiento. Cristales de mayor tamaño llamados fenocristales, están rodeados de cristales pequeños, llamada masa fundamental.  Textura vítrea: Enfriamiento muy rápido de roca fundida, No hay desarrollo de cristales y a la roca se denomina Obsidiana.

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3. La composición química del magma Dependerá de la composición de la roca que se fundió para darle origen (Roca Fuente).

Tipos de magmas generadores de rocas ígneas Según la composición química se reconocen los siguientes Tipos de magma

Las rocas ígneas ricas en

son ácidas en tanto que las rocas ricas en

son básicos.

Cuadro N° 06, los ocho elementos más comunes de la corteza terrestre. elementos

% en peso

% atómico

Radio iónico

% en volumen

O

46.6

62.55

1.4

93.77

Si

27.72

21.22

0.42

0.86

Al

8.13

6.47

0.51

0.47

Fe

5.00

1.92

0.74

0.43

Mg

2.09

1.84

0.66

0.29

Ca

3.63

1.94

0.99

1.03

Na

2.83

2.64

0.97

1.32

K

2.59

1.42

1.33

1.83

2.9. Clasificación química de los minerales: Los criterios más comunes de clasificación mineralógica son los que tienen en cuenta la composición, estructura y génesis de los minerales. La clasificación más generalizada es en base química, de acuerdo con el tipo de anión, excepto para elementos nativos. Página 25


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Cuadro N° 07, clasificación mineralógica de los minerales. CLASES ELEMENTOS NATIVOS SULFUROS Y SULFOSALES ÓXIDOS E HIDRÓXIDOS

HALUROS CARBONATOS (NITRATOS Y BORATOS) SULFATOS (CROMATOS,ETC)

Química Compuestos puros de un metal o un no-metal Combinación de uno o más metales (o metaloides) con azufre Combinación de metales con oxígeno o con hidroxilos Combinación de metales con halogenuros (F y Cl)

EJEMPLOS oro, plata, cobre, mercurio, azufre, grafito pirita, calcopirita, galena, esfalerita, cinabrio hematites, pirolusita, magnetita, goethita halita, silvina, fluorita

Combinación de metales con el anión carbonato CO3

calcita, aragonito, azurita, malaquita

Combinación de metales con el anión sulfato (SO4)

yeso, baritina

FOSFATOS ARSENIATOS Y VANADATOS

Combinación de varios elementos con el anión

SILICATOS

Tetraedros de SiO4 unidos entre sí y combinados con metales

ZO4 (Z = P, As, V)

Neso silicatos

Tetraedros aislados

olivinos, granates

Soro silicatos

Grupos discretos de tetraedros

epidota

Anillos de tetraedros

turmalinas, berilo

Cadenas simples y dobles de tetraedros

piroxenos y anfíboles

Láminas de tetraedros

talco, micas, caolinita

Entramados tridimensionales de tetraedros

cuarzo, feldespato K, plagioclasas

Ciclo silicatos Inosilicatos Filosilicatos

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10 de julio de 2014

Conclusiones  La cristalización es un tema extenso pero es muy importante adquirir estos conocimientos, para que en el futuro nos ayude en identificar que estructuras y propiedades presenta el mineral tratado.  En resumen, la cristalización química es nada más que la relación de la química con los minerales en cuanto a su estructura, cristalografía y las propiedades físicas de los diversos minerales que existen en la actualidad.  El tema de cristaloquímica acabara netamente lo que es la estructura atómica de un sólido cristalino, que es la solidificación del magma, ya sea en el interior o exterior de la corteza terrestre.  La solidificación se puede estudiar de acuerdo a la formación de sus estructuras ya sea de manera microscópica y macroscópica; referente a la estructura microscópica, se puede decir que su formación se basa desde la más mínima porción que es quarks, continuamente formando las partículas subatómicas, átomos, compuestos o sustancias y últimamente formando la estructura del solido cristalino.  Finalmente es importante saber que nosotros conozcamos de los conceptos importantes de los átomos, iones y el sistema periódico. Para que entender mejor la estructuras y muchas propiedades de los minerales que se trataron.

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10 de julio de 2014

Bibliografía  Cornelius S.

, JR. Manual de mineralogía de Dana, tercera edición,

1986.  (Instituto de Ciencias Humanidades, 2012)…QUÍMICA, análisis de principios y aplicaciones, Tomo 1 y 2; Lumbreras editores, tercera edición, Perú: lima; 2012, ISBN: 978-9972-2851-6-5.

 (mineralogía aplicada, galán huertas)………mineralogía, 2011.  (

, Samuel- Prutton, Carl, 2002)………Fundamento de físico química,

Editorial Limosa, México, 2002.

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