Minerales Concepto de mineral •
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Un mineral es: Una sustancia sólida (esto elimina a todos los líquidos y los gases). Un sólido es una sustancia cuyos átomos o moléculas se hallan fuertemente unidos entre sí y ocupan una posición fija a partir de la cual sólo pueden efectuarse pequeñas oscilaciones, que aumentan conforme se eleva la temperatura. Inorgánica (no está originado por organismos vivos o por procesos biológicos) De origen natural (lo que excluye a cualquier producto fabricado por las personas, como el vidrio, la porcelana, etc.) Con una composición química definida (pero generalmente no es fija, sino que varía entre ciertos límites. Puede estar formado por un solo elemento como el diamante y el grafito que son carbono puro, o por varios elementos, como el cuarzo SiO2. La presencia de ciertos elementos en determinadas proporciones es una de las características que definen al mineral). (sus átom átomos os está están n orde ordena nado doss Una Una disp dispos osic ició ión n atóm atómic ica a orde ordena nada da (sus espac aciialmente según un modelo geomé méttrico definido). Sus átomo moss químicamente unidos se disponen ordenadamente para formar una estructura cristalina concreta (redes geométricas perfectamente organizadas). Los sólidos cristalinos o cristales son sólidos cuyos componentes se disponen de forma ordenada y se repiten periódicamente en las tres dimensiones del espacio. De este ordenamiento ordenamiento interno derivan las propiedades propiedades físicas físicas y el aspecto aspecto externo externo carac ca racte terís rísti tico co de los los cris crista tale les. s. Sin Sin em embar bargo go,, a vece vecess mues muestr tran an una una form forma a geométrica regular y se les denomina cristales. Un cristal es un mineral que tiene formas geométricas, con caras planas, aristas y vértices. El tamaño y perfección dependen de las condiciones de espacio, tiempo y reposo. Un cristal es un mineral mineral limitado limitado por caras planas. planas. Así, en la halita, los átomos de sodio y cloro se disponen formando una red cúbica. La forma geométrica de un cristal es la manifestación externa de su ordenamiento o rdenamiento interno. son miner mineral ales es co con n formas formas irre irregu gula lare res: s: gran granos os,, Minerale Minerales s masivos masivos: son escamas, pepitas, o como masas sin forma definida. Los sólidos amorfos son aquellos cuyos componentes no se encuentran orde ordena nados dos (los (los átomo átomoss se disp dispon onen en desor desorde dena nada damen mente te)) y no se repi repite ten n a
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distancias fijas en las tres direcciones del espacio, como por ejemplo el vidrio volcánico Es esta stable ble en un interv terva alo, lo, más más o meno menos s amp mpllio, de presi resió ón y temperatura. Es homogéneo en sus propiedades físicas y químicas. Las Las dos dos cara caract cter erís ísti tica cas s qu que e dist distin ingu guen en un mine minera rall de otro otros s son son la composición química y la estructura . No existen dos minerales que sean idénticos en ambos aspectos, aunque puedan ser semejantes. Por ejemplo, el diamante y el grafito son químicamente iguales: ambos están constituidos por carbono puro. Sus propiedades, sin embargo, son muy diferentes debido a que sus estructuras cristalinas son distintas. En el caso del diamante, cada átomo de carbono está unido, mediante enlaces covalentes, a otros cuatro carbonos en las tres direcciones del espacio, dando como resultado una estructura muy fuerte. En el caso del grafito, los átomos de carbono están unidos por enlaces fuertes sólo en dos direcciones (formando láminas), pero éstas se unen entre sí mediante enlaces moleculares débiles. Estas diferencias estructurales se traducen en las propiedades distintas de estos dos minerales (color, brillo, dureza, exfoliación, punto de fusión, etc.). •
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Factores que influyen en la forma y tamaño de los cristales •
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Los cristales deben disponer de suficiente espacio para desarrollarse. Si los minerales crecen aislados o tienen mucho m ucho espacio, se forman cristales. Si crecen muchos minerales al mismo tiempo, interfieren unos con otros y forman granos de bordes irregulares. Bastante tiempo para crecer . El tiempo influye en el tamaño de los cristales. Si crece crecen n lentam lentament ente e pueden pueden origina originarse rse grande grandess crista cristales les,, por el contra contrario rio,, cuando cristalizan rápidamente se forman cristales pequeños e, incluso, si el proceso es muy rápido, no llegan a formarse cristales y se originan vidrios. medi dio o tran tranqu quil ilo o se pued pueden en disp dispon oner er orde ordena nada dame ment nte e los los Reposo . En un me componentes según la estructura cristalina y permitir el crecimiento del cristal.
Isomorfismo y polimorfismo
Se dice que dos minerales son isomórficos cuando poseen la misma estructura cristalina pero una composición química diferente (aunque parecida). Los minerales se forman en medios naturales y por eso no suelen ser sust sustan anci cias as quím química icame ment nte e pura puras. s. Por ejem ejempl plo, o, la calc ca lcit ita a (CaC (CaCO O3) puede contener, entre otros elem elemen ento tos, s, pequ pequeñ eñas as ca cant ntid idad ades es de hier hierrro. El tamaño de los átomo moss o iones es lo que va a dete determ rmin inar ar esta esta situ situac ació ión: n: si los los átom átomos os tien tienen en tama tamaño ñoss sem emej ejan ante tess y pro propied piedad ades es quími uímiccas también semejantes, se pueden sustituir unos a otros en la estructura sin que ésta se altere de manera fundamental. Este fenómeno se denomina isomorfismo y tiene mucha importancia en mineralogía. Un conjunto de minerales en los cuales puede haber sustituciones isomórficas se denomina serie isomórfica.
Los minerales que poseen la misma composición química pero tienen diferente estructura e structura cristalina (con propiedades totalmente diferentes) se denominan polimorfos y el fenómeno fenómeno polimorfismo. La existencia existencia de polimorfo polimorfoss está relaciona relacionada da con la presión y temperatura en el momento de formación del mineral. El diamante y el grafito grafito son ejemplos ejemplos de minerales polimórficos, pues ambos tienen la misma composición química (carbono puro), pero diferente estructura. estructura. El diamante se forma a altas presiones presiones y 2
temperaturas temperaturas (se forma a profundida profundidades des de alrededor alrededor de 200 km donde las presiones presiones extr extrem emas as form forman an una una estr estruc uctu tura ra co comp mpac acta ta), ), mien mientr tras as que que el graf grafit ito o lo hace hace a temperaturas y presiones moderadas. El grafito es un material gris y blando del cual se fabrica la mina de los lapiceros, mientras que el diamante es el mineral más duro conocido. Lo mismo ocurre con la calcita y el aragonito, ambos están formados por CaCO3, pero en la calcita el Ca está coordinado coordinado por nueve oxígenos, oxígenos, y en el aragonito, por seis.
Mecanismos de formación de los minerales
Los mine Los minera rales les se pued pueden en formar formar me medi dian ante te uno uno de los los cuat cuatro ro mecan mecanis ismos mos siguientes: 1. A part partir ir de ma mate teri rial ales es fund fundid idos os de orig origen en ma magm gmát átic ico o. Así Así se form forman an los los minerales de las rocas plutónicas y volcánicas. 2. Por precipit precipitación ación a partir partir de soluciones. soluciones. Se forman forman en lagunas lagunas superficiale superficiales. s. Por ejemplo, los minerales evaporíticos, como el yeso, la halita, la calcita . 3. Por sublimac sublimación. ión. Éste Éste sería el caso de de la formación formación de cristales cristales de nieve nieve a partir de vapor de agua sobreenfriado, o de los cristales de azufre en fumarolas volcánicas. Berilo, turmalina, casiterita. 4. Po Porr transf transform ormaci acione oness en estado estado sólido, sólido, debido debido a cambio cambioss en las condic condicion iones es ambientales (básicamente la presión y la temperatura), como ocurre en las tran transf sfor orma maci cion ones es poli polimó mórf rfic icas as.. Este Este tipo tipo es muy muy co comú mún n en las las roc ocas as metamórficas. Andalucita, sillimanita, distena, estaurolita, cloritas, granates. 5. Medi Median ante te rea eacc ccio ione ness quím químic icas as que que prod produc ucen en cris crista tale less de sust sustan anci cias as muy muy diferentes de las que reaccionan.
Crecimiento de cristales
El crec crecim imien iento to de un cris crista tall a parti partirr de una una fase fase líqu líquid ida, a, gase gaseos osa a o sóli sólida da requier requiere e la formaci formación ón previa previa de una estruc estructura tura inicia inicial, l, lla llamad mada a núcleo . En este proceso, proceso, que recibe el nombre nombre de nucleación , las partículas se unen dando lugar, en una primera etapa, a un agregado inestable inestable (es decir, se unen y se separan). Cuando Cuando estos agregados se hacen más grandes y alcanzan un tamaño crítico, pasado el cual ya no pueden deshacerse, constituyen el núcleo. Un núcleo está está form formad ado o por por un conj conjun unto to reduc educid ido o de comp compon onen ente tes s estructurales (átomos, iones o moléculas) dispuestas en el orden característico de cada sólido cristalino.
El núcleo puede ser una impureza, otro cristal formado anteriormente o un precipitado recién formado en una disolución sobresaturada. Una vez formado el núcleo, éste tiene tendencia a crecer hasta formar un cristal macroscópico. La nucleación , es decir, la formación de un conjunto de núcleos antes de la solidificació solidificación, n, puede ser homogénea , en el caso de que se realice en el seno de la fase fase (susta (sustanci ncia a homogé homogénea nea con una serie serie bien bien definid definida a de propie propiedad dades es física físicass y quím químic icas as), ), co como mo suce sucede de co con n los los núcl núcleo eoss de niev nieve e que que se generan en el aire, o heterogénea, si tiene lugar sobre una supe superfi rfici cie e o, co con n má máss frec frecue uenc ncia ia,, sobr sobre e una una impu impure reza za que que actúen como centro de la nucleación. Para que el cristal recién formado siga creciendo, debe existi existirr un aporte aporte contin continuo uo de materia materia.. Las nuevas nuevas unidad unidades es (átomos, iones o moléculas) que se unen al núcleo han de ser capaces de acomodarse al tipo de ordenamiento propio de ese núcleo y alcanzar su superficie sin impedimentos. El crecimiento se realiza en tres fases: en la primera se originan cadenas lineales; en la segunda, se forma un plano bidi bidime mens nsio ion nal; al; y en la terce ercera ra se cons onstitu tituye ye un retíc etícul ulo o tridimensional. Cuando los minerales crecen aislados, o tienen mucho espacio, aparecen como cristales bien formados. Por lo general, muchos cristales crecen al mismo tiempo lo que impide que se desarrollen bien sus caras. Por ello aparecen como minerales 3
limitados por bordes irregulares, denominados granos . El conjunto de estos cristales se denomina agregado cristalino . En ocasiones, dos o más cristales de un mismo mineral crecen unidos constituyendo una macla. Los cristales pueden estar unidos según un plano, como en la punto de flecha del yeso, o interpenetrados uno en otro, como la macla de la cruz de hierro de la pirita.
Cristalogénesis •
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En el proceso de cristalogénesis pueden darse las siguientes posibilidades: La existencia de un único núcleo o de pocos núcleos. En este caso y si, además, no hay inconvenientes para que los componentes alcancen las posiciones de crec crecim imie ient nto, o, se formar formará á un únic único o cris crista tall o unos unos cuan cuanto toss cris crista tales les aisl aislad ados os (monocristales), que desarrollarán caras, aristas y vértices si el crecimiento se ha realizado con el espacio y el tiempo suficientes. No obstante, con frecuencia sucede que el nuevo material material no llega a las posiciones posiciones de crecimiento, crecimiento, bien porque falta o porq porque ue la cris crista tali liza zaci ción ón orde ordena nada da no pued puede e co cont ntin inua uarr por por la exist xisten enci cia a de superficies limitantes (falta de espacio); en este caso, el crecimiento se detendrá, y el monocristal no presentará aspecto geométrico. La existencia de una gran cantidad de núcleos. Los componentes se colocan sobre cualquiera de los núcleos presentes, que irán creciendo. En este caso se pueden dar dos posibilidades: que los núcleos sean de la misma sustancia o que tengan diferente composición química. Si todos los núcleos son de la misma sustancia , cada uno de ellos crecerá hasta que encuentre algún impedimento o hasta que se estorben entre sí. Dado que cada núcleo empezó a desarroll desarrollarse arse de manera independiente independiente y con diferente diferente orientación, cuando se encuentren no podrán unirse para formar un único cristal (monocristal), sino que originan un policristal, es decir, un conjunto de cristales de la misma especie, llamados granos cristalinos , con orientaciones distintas. Casi todo todoss los los me meta tale less de uso uso indu indust stri rial al (hie (hierr rro, o, alum alumin inio io,. ,... ..)) son son ma mate teri rial ales es policristalinos, al igual que muchas rocas constituidas por un solo mineral, como las calizas de origen químico. Si los numerosos núcleos existentes en el área de crecimiento tienen diferente composición química , como ocurre en la solidificación de un magma, en la que unos núcleos son de cuarzo, otros de feldespatos, otros de micas, etc, cada uno de ellos ell os crec crecerá erá hast hasta a que que se encu encuent entre re co con n otro otro.. La text textur ura a que que pres presen enta tan n los los diferen diferentes tes granos granos cristal cristalino inoss se lla llama ma granuda, y en ella los los mineral rales se distinguen con facilidad unos de otros Cuando el enfriamiento es rápido(un material fundido se enfría rápidamente o una disolu disolució ción n satura saturada da preci precipit pita a brusca bruscament mente) e) los iones iones pierd pierden en rápida rápidamen mente te su movilidad y se combinan con facilidad. Esto provoca el desarrollo de numerosos núcleos embrionarios que compiten a la vez por los iones disponibles. Puede no haber tiempo suficiente para que los iones se dispongan en una red cristalina y los componentes se depositan de manera desordenada debido a la abundancia de unid unidad ades es de crec crecim imien iento to.. La masa sólida sólida que que se genere genere estará estará formad formada a por por minerales microscópicos o puede ser amorfa.
Recrecimiento y recristalización Se entiende por recrecimiento el proceso por el que cristales ya formados y retirados del ambiente de solidificación vuelven a crecer .
Para ello, debe producirse una nueva nucleación sobre una o varias superficies del cristal, cuyo ambiente inicial, en muchas ocasiones ha variado. La recristalización es el proc proces eso o por por el que que un conj conjun unto to de cris crista tale les s ya formados desarrolla desarrolla una nueva serie de cristales de la misma especie.
En el proce proceso so de la recr recris ista tali liza zaci ción ón,, inte intervi rvien enen en los los bord bordes es de los los gran granos os cristalinos, cristalinos, estructuras estructuras más inestables inestables que las caras planas, planas, pero con mayor facilidad para admitir unidades de crecimiento, y sobre los que los sólidos pueden volver a crecer si se produce un aporte externo de unidades de crecimiento. Por idéntica razón, 4
los bordes de los granos pueden perder sus unidades y decrecer, mientras que otros de la misma especie crecen de igual modo a expensas de él. La recristalización en estado sólido afecta a aquellas rocas que son sometidas a nuevas nuevas condic condicion iones es físicofísico-quí química micas. s. El proces proceso o de recris recristal taliza izació ción n de una especie especie mineral para transformarse en otra es fácil de comprender si asumimos que cada mine minera rall es una una sust sustan anci cia a natu natura rall que que se ha for forma mado do bajo bajo unas unas dete determ rmin inad adas as condiciones en un lugar de la corteza terrestre. Si estas condiciones cambian con el tiempo, por ejemplo, en procesos metamórficos o en la diagénesis, aumentando la presión, la temperatura o ambas a la vez, los minerales pueden transformarse en otros que vuelven a ser estables bajo las nuevas condiciones. Las transformac transformaciones iones causadas por recristali recristalización zación dan como resultado resultado nuevas espe especi cies es mine mineral rales es sin sin que que la roca roca aban abando done ne el esta estado do sóli sólido do.. Po Porr esta esta razó razón n la rec ecri risstal talizac izació ión n no suel suele e impl implic icar ar cam amb bios ios quím químic icos os en los los mine minera rale less sino, ino, simplemente, simplemente, cambios en la estructura estructura cristalina. cristalina. En algunas algunas ocasiones ocasiones el proceso proceso de recristalización se ve favorecido por la circulación de fluidos (agua o gases) ricos en sustancias químicas que pueden reaccionar con los minerales existentes para dar nuevas especies minerales de composición distinta a las originales. También pueden producirse producirse recristaliz recristalizacione acioness por la pérdida o adicción de agua en algunas moléculas moléculas minerales.
Propiedades físicas de los minerales
Los minerales tienen una serie de propiedades físicas características que sirven para identificarlos. Los minerales son sólidos formados por procesos inorgánicos. Cada mine mineral ral tiene tiene una una disp dispos osic ició ión n orde ordena nada da de átom átomos os (est (estru ruct ctur ura a cris crista tali lina na)) y una una composición química definida, que le proporciona un conjunto único de propiedades físicas. Dado que la estructura interna y la composición química de un mineral son difíciles de determinar sin la ayuda de ensayos y aparatos sofisticados, se suelen utilizar para su identificación las propiedades físicas más fácilmente reconocibles. Morfología cristalina La form forma a cris crista tali lina na es la expr expres esió ión n ext externa erna de un mine minera rall que que refle efleja ja la disposición interna ordenada de los átomos. En gene general ral un minera minerall sin sin rest restric ricci cion ones es de espa espaci cio, o, desar desarro roll llar ará á cris crista tale less indivi individua duales les con caras caras crista cristalin linas as bien bien formad formadas. as. Alguno Algunoss crista cristales les,, como como los del mine mineral ral cuarz cuarzo, o, tien tienen en una una form forma a cris crista tali lina na muy muy clara clara que que pued puede e ser ser útil útil en su identi identifica ficació ción. n. Sin embargo embargo,, casi casi siempr siempre e el crecim crecimien iento to crista cristalin lino o es interr interrump umpido ido debi debido do a la co comp mpet etic ició ión n por por el espa espaci cio, o, lo que que se tradu raduce ce en una una ma massa de intercrecimiento de cristales, ninguno de los cuales exhibe e xhibe su forma cristalina. Exfoliación En la estructura cristalina de un mineral, algunos enlaces son más débiles que otros. Esos enlaces se sitúan en los puntos en los cuales un mineral se romperá cuando se someta a tensión. La exfoliación es la tendencia de un mineral a romperse a lo largo de planos de enlaces débiles. No todos los minerales tienen planos definidos de enlaces débiles, pero los que poseen exfoliación pueden ser identificados por sus superficies lisas, que se producen cuando se rompe el mineral. El tipo más sencillo de exfoliación es el exhibido por las micas. Dado que las micas tienen enlaces débiles en una dirección, dirección, se exfolian exfolian formando láminas planas y delgad delgadas. as. Alguno Algunoss mineral minerales es tienen tienen divers diversos os planos planos de exfoli exfoliació ación, n, que produc producen en superficies lisas cuando se rompen, mientras que otros exhiben poca exfoliación y, aún otros, no tienen en absoluto esta característica. Calcita (romboedros), halita (cubos), galena (cubos) y fluorita (octaedros). Fractura: Los minerales que no exhiben exfoliación cuando se rompen, como el cuarzo, se dice dice que que tien tienen en fractura (si (si se romp rompe e irre irregu gula larm rmen ente te). ). Los que que se romp rompen en en superficies curvas lisas que recuerdan a vidrios rotos tienen una fractura concoide. Otros se rompen en astillas, pero la mayoría de los minerales se fracturan de forma irregular. 5
esiste tenc ncia ia que ofr ofrec ece e un miner ineral al a rom omp pers erse al ser golpe olpead ado o o Tenacidad : resis presionado. Si se rompe con facilidad decimos que es frágil y en el caso contrario es tenaz . Brillo El brillo es el aspecto que presenta la superficie de un mineral al reflejar la luz. Los minerales que tienen el aspecto de metales, con independencia del color, se dice que tienen un brillo metálico (galena, pirita, oro, calcopirita). Los minerales con brillo no metálico e describen mediante diversos adjetivos, entre ellos vítreo (cuando brilla como el vidrio: cuarzo, calcita, fluorita, halita, yeso y olivino), nacarado (talco), etc. Otros, como el caolín, no tienen brillo, se dice que son mates. Color Aunque el color es una característica obvia de un mineral, a menudo es una propiedad diagnóstica poco fiable. Ligeras impurezas en el mineral común cuarzo, por ejemplo, le proporcionan una diversidad de colores, entre ellos el rosa, el púrpura (amatista), blanco, rojo, gris, e incluso negro. Cuando un mineral, como el cuarzo, la fluorita, el yeso, exhibe una variedad de colores, se dice que posee coloración exótica. La coloración exótica suele estar causada por la inclusión de impurezas, como iones extraños, en la estructura cristalina. De otros otros minerales minerales,, por ejemplo ejemplo,, el azufr azufre e (amari (amarillo llo), ), la malaqu malaquita ita (verde (verde brillante), la galena (gris plomo), la pirita (amarilla), el cinabrio (rojo) y la azurita (azul) se dice que tienen coloración inherente. La raya La raya es el color de un mineral en polvo y se obtiene frotando a través del mineral con un pieza de porcelana no vidriada denominada placa de raya. Aunque el color de un mineral puede variar de una muestra a otra, la raya no suele cambiar y, por consiguiente, es la propiedad más fiable. La raya puede ser también una ayuda para distin distingui guirr mineral minerales es con brillo brilloss metálic metálicos os de mineral minerales es que tienen tienen brillo brilloss no metálicos. Los minerales metálicos tienen en general una raya densa y oscura, al contrario que los minerales con brillos no metálicos. La raya de la malaquita siempre es verde; la de la azurita, azul; la del rejalgar, rojo-anaranjado; la de la calcopirita, amarilla y la de la galena, gris. Sin embargo, los minerales de coloración débil presentan siempre raya blanca; así, la raya de las fluoritas verdes, rojas y blancas, siempre es blanca; la de las calcitas también es blanca, etc. La dureza La dureza es la resistencia que opone un mineral a ser rayado. Considerando que si un mineral raya a otro su grado de dureza es más alto, se ha establecido una escala relativa, la escala de Mohs, constituida por diez minerales de dureza creciente a cada uno de los cuales se le asigna un número del 1 al 10. 1. Talco 2. Yeso 3. Calcita 4. Fluorita 5. Apatito 6. Ortoclasa 7. Cuarzo 8. Topacio 9. Corindón 10. Dia Diama man nte Para Para determinar la dureza de un mineral hay que intentar rayarlos con los de la escala. Por ejemplo, un mineral que no raya ni es rayado por la calcita tiene una dureza 3, otro que raya a la calcita y es rayado por la fluorita tiene de dureza 3,5. Un método sencillo de medir la dureza consiste en establecer cuatro categorías: a) Minerales Minerales de dureza dureza menor de 2,5: 2,5: se rayan rayan con la uña. uña. b) Mine Mineral rales es de durez dureza a entr entre e 2,5 2,5 y 5: no se rayan rayan con la uña, pero pero si con un vidrio. No rayan el vidrio. c) Minerales Minerales de dureza dureza entre entre 5 y 6: se rayan rayan con un punzón punzón de acero. acero. d) Minerales Minerales de dureza dureza mayor de de 6: rayan al al vidrio y al al acero. acero.
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Tenacidad Es la resistencia de un mineral a ser deformado, roto, molido o doblado. Según esta propiedad se pueden diferenciar varios tipos de minerales: a) Frágil: se se rompe en fragmentos fragmentos al al ser golpeado golpeado (diamante) (diamante).. b) Elástico: Elástico: se puede puede doblar y recupera recupera la forma forma anterior anterior (micas). (micas). c) Flexible: Flexible: se puede puede doblar doblar pero no no recupera recupera su forma anterior anterior (yeso). (yeso). d) Maleable: Maleable: se puede puede separar separar en láminas láminas y moldear moldear (oro (oro y plata). plata). e) Séctil: Séctil: se puede cortar con una una navaja navaja (yeso). (yeso). Otras propiedades La halita es la sal ordinaria, de manera que puede identificarse fácilmente por su sabor salado. Las finas láminas de mica se doblarán y recuperarán elásticamente su forma. El talco y el grafito producen producen sensaciones sensaciones distintas; distintas; el talco produce produce sensación jabonosa y el grafito de grasa. Unos pocos minerales, como la magnetita, tienen un elevado contenido en hierro y pueden ser captadas por un imán.
Tipos de minerales
Aunque existen muchas maneras de clasificar los minerales, la clasificación más utilizada es la que los agrupa basándose en dos de sus características fundamentales: la composición química y la estructura. El 98% de la corteza terrestre esta formada por Si, O, Al, Fe, Ca, K y Mg. Loss sili Lo silica catos tos son son la clas clase e má máss impo import rtan ante te pues pues repr repres esen entan tan ca casi si el 25% 25% de los los mine minera rales les cono co noci cido doss en la Na Natu tura rale leza za,, y su impo import rtan anci cia a cuantitativa es aún mayor ya que son los componentes mayoritarios de las rocas ígneas, y ésta éstass co cons nsti titu tuye yen n má máss del del 90% 90% de la co cort rtez eza a terrestre. Se conocen más de 4000 minerales
Silicatos
Los dos Los dos eleme element ntos os má máss abun abunda dant ntes es de la cort co rtez eza a terr terres estr tre e son son el sili silici cio o y el oxíge xígeno no que que junto juntoss repre represen sentan tan aprox aproxima imadam dament ente e el 70% en peso peso.. El sili silici cio o y el oxíge xígeno no se co comb mbin inan an para para formar la estructura de los silicatos. Todo silicato contiene los elementos oxígeno y sili silici cio. o. Adem Además ás,, excep excepto to unos unos poco pocos, s, co como mo el 7
cuarzo, todos los silicatos contienen uno o más elementos necesarios para establecer la neutralidad eléctrica. Esos elementos adicionales dan lugar a la gran variedad de silicatos y a sus diversas propiedades. La unidad estructural estructural básica de todos los silicatos es el tetraedro tetraedro SiO4, formado 4+ por un átomo de silicio (Si ) situado en el centro y cuatro oxígenos (O 2-) situados en los vértices. En este este tetra tetraed edro ro,, ca cada da oxíg oxígen eno o tien tiene e una una vale valenc ncia ia sin sin satu saturar rar,, por por lo que que pueden unirse entre sí compartiendo uno o los cuatro oxígenos de diferente manera, pero siempre a través de los vértices, ya que la unión por aristas o caras sería impedida por la fuerte repulsión entre los átomos de silicio. Resultan así estructuras formadas por parejas de tetraedros en anillo, en cadenas, en láminas o en armazón tridimensional. Por eso, la clasificación de este grupo tan numeroso de minerales se realiza atendiendo a las diversas formas en que pueden combinarse estos tetraedros, alcanzándose la mayor complejidad cuando los cuatro vértices están compartidos con otros cuatro tetraedros. Completan Completan la estructura estructura de los silicatos iones como AL3+, Fe3+, Fe2+, Mg 2+, Mn2+, Ca2+, Na+, K +, que saturan las valencias negativas libres. Silicatos ferromagnesianos (oscuros) (melanocratos) . Son los minerales que conrienen iones de hierro o magnesio, o ambos, en su estructura: olivino, los piroxenos, piroxenos, los anfíboles, la mica mic a negra (biotita) y el granate. Sili Silica cato tos s no ferr ferro omag agn nesi esian anos os (cl (clar aros os)) (Leu (Leuco coc cra rattos). Tienen generalmente color claro y un peso específico alrededor de 2,7. Contienen cantidades variables de aluminio, potasio, calcio y sodio, más que hierro y magnesio: moscovita, feldespatos,cuarzo. Silicatos ferromagnesianos: ferromagnesianos: El olivino (dureza 6,5 y densidad 3,3 gr/cm 3); (FeMg)2SiO4. Su color oscila entre negro y el verde oliva, con brillo vítreo y una fractura concoide (superficies curvas y lisas que recuerdan a vidrios rotos). Forma cristales pequeños y redondeados que dan a las rocas constituidas por él un aspecto granular. El granate: su fórmula generalizada es: (CaMgFe) 3(AlFe)2Si3O12. Igual que el oliv olivin ino, o, el gran granat ate e tien tiene e un bril brillo lo vítr vítreo eo,, ca care rece ce de exfo exfoli liac ació ión n y pose posee e fract fractur ura a concoide. Los colores del granate son variados, el color oscila más a menudo entre el marrón y el rojo oscuro.
La turmalina :Si6O18Al6BO3(OH)4Na(Fe,Mg)3. De color verde o negra, fibroso. 8
El grupo de los piroxenos (dureza de 5 a 6 y densidad de 3 a 3,5 gr/cm 3),
formados por silicatos de calcio, magnesio, hierro y aluminio. Son minerales de colores oscuros, a veces verdosos o amarillentos. Se forman a alta temperatura y son muy abundantes en rocas ígneas pobres en sílice, de la corteza oceánica y del manto superior, aunque también pueden encontrarse en rocas de la corteza continental. En más común es la augita, un mineral negro y opaco con dos direcciones de exfoliación que se encuentran a un ángulo de casi 90º. La augita es uno de los minerales dominantes en el basalto. El grupo de los anfíboles, de composición muy parecida a los piroxenos, pero con fórmulas algo más complejas, en parte porque contienen iones hidroxilo (OH)-. Esto Estoss mine minera rales les se form forman an a temp tempera eratu tura rass má máss baja bajass que que los los piro piroxe xeno noss y son son abundantes tanto en rocas ígneas como en rocas metamórficas (por particularmente característicos de rocas de metamorfismo de grado medio, como las anfibolitas). Un mineral representativo de este grupo es la horblenda. La horblenda suele tener un color verde oscuro a negro y, excepto por sus ángulos de exfoliación, que son de alrededor de 60º y 120º, es muy similar en aspecto a la augita. En una roca, la horblenda a menudo forma cristales alargados. Eso ayuda a distinguirla del piroxeno, que forma cristales bastante achatados. La mica negra o biotita (silicato (silicato ferro-magné ferro-magnésico) sico) (estructura (estructura laminar laminar que produce una excelente exfoliación en una dirección; aspecto negro brillante), comunes en rocas ígneas y metamórficas Silicatos no ferromagnesianos ferromagnesianos La mica blanca o moscovita (silicato alumínico-potásico) (color clara y brillo perlado, perlado, exfoliació exfoliación n en una dirección) (estructura (estructura laminar que produce produce una excelente excelente exfoliación en una dirección; aspecto negro brillante), comunes en rocas ígneas y metamórficas. Los minerales de la arcilla (silicatos alumínicos hidratados), como la caolinita o el talco talco (dur (durez eza a de 1 y dens densid idad ad de 2,8; 2,8; de co colo lorr verd verde e páli pálido do,, blan blanco co o gris gris;; exfoliación perfecta en láminas flexibles), están constituidos por partículas muy finas y al mezclarse con el agua se hacen plásticas, por lo que se utilizan como minerales industriales.
El cuarzo es duro (7) y no muestra exfoliación, fractura concoide. En su forma pura es transparente, pero suele estar coloreado por impurezas. 9
El cuarzo es el silicato de composición más simple (SiO 2). Presenta numerosas variedades, unas cristalinas como el cristal de roca, lechoso (blanco), la amatista (púrputra), el cuarzo rosado, el ahumado (gris). Los feldespatos, que son los minerales más abundantes de la corteza tales como la ortosa, albita y anortita . El Na+ y el Ca++ son cationes de tamaño muy parecido, parecido, por lo que pueden pueden sustituirs sustituirse, e, dando lugar a una serie isomorfa isomorfa continua, la serie erie de las las plagioclasas. Los feld feldes espa pato toss form forman an part parte e de las las roca rocass ígne ígneas as y metamórficas, aunque también pueden aparecer en rocas sedimentarias. Como componentes de las rocas los feldespatos pueden identificarse por la forma rectangular de los cristales y sus caras brillantes bastante lisas. La ortosa es un miembro común de un grupo de feldespatos que contienen iones potasio en su estructura. El otro grupo, denominado plagioclasas, contiene iones sodio y calcio que se sustituyen libremente unos a otros dependiendo del ambiente existente durante la cristalización. La orto ortosa sa suel suele e ser ser de co colo lorr crem crema a clar claro o a rosa rosa salm salmón ón.. El co colo lorr de las las plagioclasas oscila entre blanco y grisáceo. Sin embargo, el color no debe utilizarse para distin distingui guirr estos estos grupos grupos.. La única única forma forma segura segura de distin distingui guirr físicam físicament ente e los feld feldes espa pato toss es busc buscar ar una una mult multit itud ud de fina finass líne líneas as para parale lela las, s, deno denomi mina nada dass estriaciones. Las estriaciones se encuentran en algunos planos de exfoliación de las plagioclasas, pero no están presentes en la ortosa. El berilo :Si6O18Be3Al2 (ama (amari rill llo o – verd verdos oso, o, en esta estado do puro puro se deno denomi mina na esmeralda)
No silicatos
De la misma manera que los silicatos contienen en su composición química grupos SiO2, los restantes minerales están definidos por algún constituyente químico característico, común para cada grupo. Carbonatos: desprenden burbujas de CO2 con los ácidos. Estos minerales contienen oxígeno y carbono combinados en una proporción de un átomo de carbono por cada tres tres oxíge oxígenos nos,, forman formando do grupos grupos (CO3)2-. Lo Loss carbona carbonatos tos se disuel disuelven ven fácilm fácilment ente, e, especialmente en ácidos. Desprenden burbujas con ácidos. En los océanos existe gran cantidad de carbonato disuelto a partir del cual se forman los caparazones de muchos organismos marinos. Geológicamente el carbonato más importante y más abundante es la calcita, carbonato cálcico (CO3Ca), de color variado según las impurezas que contenga, pero en estado puro, es blanca o incolora. Cristaliza formando cristales en forma de romboedros, tiene una dureza 3 y su densidad es de 2,7 g/cm 3. Exfoliación romboédrica. Otro mineral de este grupo muy común es la dolomita, carbonato de calcio y magnesio CaMg(CO3)2; incolora, blanca o gris; se diferencia de la calcita porque no es atacada por los ácidos en frío). El aragonito (CaCO3) (polimorfo de la calcita; más duro y denso). Existen además, otros carbonatos que contienen hierro como la siderita (FeCO3) de color pardo amarillenta, brillo vítreo, en una mena de hierro. La malaquita (carbonato de cobre) de color verde, es una mena de cobre. La azurita (carbonato de cobre) de color azul. Sulfatos: Son combinaciones del azufre con otros elementos. Contienen azufre y oxígeno en una proporción de 1:4, formando el grupo aniónico (SO 4)2-. El yeso, sulfato cálcico hidratado (CaSO4 . 2H 2O), es el mineral más abundante de este grupo y su uso es principa principalme lmente nte industri industrial, al, es uno de los minerale mineraless más blandos blandos (2), prese presenta nta diversos aspectos y colores, principalmente blanco, transparente o rojizo, amarillento o gris, pero su raya siempre es blanca. Aparece en masas, en láminas o fibroso. Forma maclas de contacto muy comunes en forma de punta de flecha. La anhidrita (CaSO4) (incolora, azul o violeta) También se encuentran en la Naturaleza sulfatos de otros elementos, como la baritina (BaSO4) generalmente es de color blanco, aunque puede presentar también color amarillo, gris o marrón. En ocasiones forma cristales grandes y perfectos. Sulfuros: Desprenden mal olor con los ácidos. La combinación del azufre con los distintos elementos da como resultado la formación de sulfuros, el más común de los 10
cuales es la pirita (sulfuro de hierro, Fe2S). La pirita tiene color amarillo latón muy brillante, es un mineral duro (6,5) y de densidad media (5 g/cm 3). Aparece en forma de masas terrosas o en cristales con formas de cubo. Se utiliza en la industria para obtener ácido sulfúrico. Otros sulfuros también importantes son la galena (sulfuro de plomo), tiene color grisplateado con brillo metálico, es blanda (2,5) pero muy densa (7,5 g/cm 3) y se presenta en cristales cúbicos. Es la principal mena de plomo. El cinabrio (HgS) tiene color rojo fuerte, es blando (2,5) y muy denso (8,1 g/cm 3). Es la única mena de mercurio. La blenda (sulfuro de zinc), la blenda acaramelada tiene color amarillo pardo y brillo resinoso. Mena de zinc. La calcopirita (sulfuro de hierro y cobre), de color amarillo latón y brillo metálico. Mena de cobre. La estibina (Sb2S3) de color gris-plomo. Mena de antinonio. Son mine minera rale less que que está están n co comp mpue uest stos os de un me meta tall má máss un elem elemen ento to Haluros: Son halógeno (F, Cl, Br, I) y suelen ser solubles en agua y poco densos. En más frecuente es la halita o sal común (NaCl), que es la sal más abundante, disuelta, en los océanos. Tam Tambi bién én pert perten enec ece e a esta esta clas clase e la fluorita (CaF2), de co colo lorr rosad osado, o, viol violet eta a y 3 trans ansparente, tiene una dureza eza de 4 y una densidad de 3 g/cm . pres presen enta ta frecuentemente bellos cristales cúbicos. La silvina : cloruro de potasio, es incolora o blanca, sabor salado-amargo. Óxidos: son minerales que contienen uno o más metales combinados con el oxígeno. A este grupo pertenecen, por ejemplo, los óxidos de hierro como la magnetita (Fe3O4) , tiene color negro, dureza 6 y densidad 5 g/cm 3, es fuertemente magnética. El oligisto o hematites es otro óxido de hierro (Fe 2O) (color gris acero o rojo en la variedades terrosas), presenta distintos aspectos, pero su raya es siempre de color rojo, tiene dureza 6 y es bastante denso (5,5 g/cm 3), el oligisto es su variedad de color ocre. Goethita (FeO2H) (pardo – negruzco). Óxidos Óxidos de alumin aluminio io como como el corindón , etc. Óxidos de manganeso como la pirolusita (MnO2), es frágil, tiene dureza 2, color grisáceo-negro, su brillo es metálico opaco. Elementos nativos: Se trata de elementos que se encuentran en la Naturaleza sin estar combinados químicamente con otros. Son muy escasos, pero algunos tienen gran importancia económica, como el oro, la plata, el platino o los diamantes . El grafito (carbono puro), de color gris plateado u oscuro, muy blando, de dureza 1 y densidad 2 g/cm3, untuoso al tacto. El azufre, de color amarillo y brillo adamantino o resinoso, muy blando y poco denso.
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