Cristalofsica.

Objetivo.

Analizar el origen de las diversas propiedades

fsicas de los minerales, para entender su

identificacin y variabilidad.

Introduccin.

La corteza terrestre y los ocanos son la fuente de una amplia variedad de minerales tiles y esenciales.

De hecho, prcticamente todos los productos fabricados contienen materiales obtenidos de los minerales.

Conforme crecen las necesidades de minerales de la sociedad moderna, lo hace tambin la necesidad para localizar ms

zonas de abastecimiento de minerales.

Adems de los usos econmicos de las rocas y los minerales, todos los procesos estudiados por los gelogos son en cierta manera dependientes de las propiedades de esos materiales

bsicos de la Tierra.

Los gelogos definen los minerales como cualquier

slido inorgnico natural que posea una estructura interna ordenada y una composicin

qumica definida.

Por tanto, para que se considere mineral cualquier

material terrestre, debe presentar las siguientes

caractersticas:

Caractersticas generales.

1. Debe aparecer de forma natural.

2. Debe ser inorgnico.

3. Debe ser un slido.

4. Debe poseer una estructura interna

ordenada.

Es decir, sus tomos deben estar dispuestos

segn un modelo definido.

5. Debe tener una composicin qumica definida, que puede variar dentro de unos

lmites.

Los minerales pueden haberse formado

por procesos inorgnicos o con la

colaboracin de organismos.

Por ejemplo azufre elemental, pirita y

otros sulfuros pueden ser formados por reduccin con la colaboracin de

bacterias.

A veces los minerales forman parte de

organismos como por ejemplo calcita,

aragonita y palo.

(investigar porque)

Propiedades qumicas.

Cada uno de los casi 4000 minerales de la Tierra

est exclusivamente definido por su composicin

qumica y su estructura interna.

Las composiciones qumicas de los minerales son:

Estructura de los minerales.

Numero atmico.

Enlace.

Entre otros

Estructura de los minerales.

Un mineral est compuesto por una

disposicin ordenada de tomos

qumicamente unidos para formar

una estructura cristalina concreta.

Un cristal es un slido homogneo que posee un

orden interno tridimensional a largo

alcance.

Cristal

No cristal

Numero atmico.

Los tomos tienen una regin central, denominada ncleo.

Rodeando al ncleo se encuentran partculas muy livianas llamadas electrones, de carga negativa, que viajan a grandes

velocidades.

Los tomos se representan en diagramas que muestran los electrones en orbitas alrededor del ncleo, como las orbitas de los

planetas alrededor del sol.

Los neutrones son partculas muy densas con carga elctrica neutra.

Los protones son partculas de carga positiva, tan densos como los neutrones. El nmero de protones del ncleo determina el nmero atmico

del elemento y su nombre.

Los elementos con 6 protones en el ncleo son tomos de carbono y tienen el nmero atmico 6.

Los elementos con 8 protones en el ncleo son tomos de oxgeno y tienen el nmero atmico 8.

Enlaces qumicos.

En busca de la estabilidad, de los

elementos se combinan entre s para formar una

amplia variedad de sustancias ms complejas.

A la fuerza de atraccin existente entre los

tomos se le denomina enlace qumicos.

A los electrones que estn en las franjas extremas

de los tomos e intervienen en el enlace

qumico se les llama electrones de valencia.

Clasificacin qumica.

La clasificacin qumica divide los minerales en

grupos segn sus compuestos qumicos.

Cualquier mineral conocido puede ser integrado dentro de

estos grupos. Algunas de las clasificaciones son:

Elementos nativos.

Sulfuros. Sulfosales. Oxidos.

Haluros. Carbonatos. Nitratos. Boratos.

Fosfatos. Sulfatos. Cromatos. Silicatos.

Minerales radioactivos.

Elementos nativos:

Son los que se encuentran en la naturaleza en estado libre, puro o nativo, sin combinar o formar compuestos qumicos.

Oro

Plata Azufre

Diamante

Sulfuros:

Compuestos de diversos minerales combinados con el

azufre.

Pirita

Galena

Blenda

Cinabrio.

Sulfosales:

Minerales compuestos de plomo, plata y

cobre combinados con azufre y algun otro mineral como

el arsenico, bismuto o antimonio.

Pirargirita Proustita

xidos:

Producto de la

combinacin del oxigeno con un

elemento.

Oligisto

Corindn

Casiterita

Bauxita

Haluros:

Compuestos de un halogeno con otro elemento, como el cloro, fluir, yodo o

bromo.

Halita

Carbonatos:

Sales derivadas de la combinacin del acido carbnico y

un metal.

Calcita

Azurita Mrmol

Malaquita

Nitratos:

Sales derivadas del acido ntrico.

Nitrato sdico

Salitre o nitrato potsico

Boratos:

Constituidos por sales

minerales o esteres del

acido brico.

Borax

Rasorita

Fosfatos:

Sales o esteres del acido fosfrico, arsnico y vanadio.

Apatita

Turquesa

Piromorfita

Sulfatos:

Sales o esteres

del acido sulfrico.

Yeso Anhidrita Barita

Cromatos:

Compuestos de cromo, molibeno.

Wolframita

Crocoita

Silicatos:

Sales de acido silcico, los compuestos

fundamentales de la litosfera, formando el 95% de

a corteza terrestre: Silice, Feldespasto, Mica,

Cuarzo, Piroxeno, Talco, Arcilla.

Minerales radioactivos:

Compuestos de

elementos emisores

de radiacin:

Uraninita

Torianita

Torita

Propiedades fsicas.

Las principales propiedades

fsicas utilizadas habitualmente

para identificar muestras

pequeas de minerales son:

La forma cristalina.

Brillo. Color. Raya.

Diafanidad. Dureza. Exfoliacin o la

fractura. Habito

Clivaje El peso

especfico. Magnetismo Maleable

Fluorescencia. Fosforescencia. Tenacidad. Otros

Forma cristalina.

La mayora de nosotros piensa en un cristal como un

lujo raro, cuando en realidad la mayora

de los objetos slidos inorgnicos est compuesta por

cristales.

La razn de este concepto errneo es que la mayora de

los cristales no exhibe su forma

cristalina.

La forma cristalina es la expresin externa de un

mineral que refleja la disposicin

interna ordenada de los tomos.

Brillo.

El brillo es el aspecto o la calidad de la luz reflejada de

la superficie de un mineral.

Los minerales que tienen el aspecto de metales, con

independencia del color, se dice que tienen un brillo

metlico.

Los minerales con brillo no metlico se describen mediante diversos adjetivos, entre ellos

vtreo, perlado, sedoso, resinoso y terroso (mate).

Brillo Ejemplos / Descripcin

Metlico pirita, magnetita, hematita, grafito

semimetlico uraninita (pechblenda, UO2), goethita

No-metlico

Vtreo cuarzo, olivino, nefelina, en las caras

cristalinas, siderita

Resinoso como la resina, p.ej. esfalerita.

Graso grasoso al tacto: cuarzo, nefelina de brillo gris

graso.

Oleoso olivino.

Perlado como el brillo de las perlas, p.ej. talco, biotita,

siderita

Sedoso como el brillo de seda: yeso de estructura

fibrosa, sericita, goethita

Mate como el brillo de la tiza

Adamantino brillante: diamante, rutilo

Color.

Es la primera observacin que se hace

de un mineral.

La causa de este color es variada.

Lo ms frecuente es que los minerales coloreados contengan elementos

llamados cromforos tales como: Fe, Cr, Cu, Co u otros

Aunque el color es una caracterstica obvia de un

mineral, a menudo es una propiedad diagnstica

poco fiable.

Ligeras impurezas en el mineral comn cuarzo, por ejemplo, le proporcionan

una diversidad de colores, entre ellos el rosa, el

prpura (amatista), blanco e incluso negro.

Coloracin extica.

Coloracin inherente.

Mineral Color

Magnetita negro

Hematita Rojo

Epidota Verde

Clorita verde

Turquesa azul

Malaquita verde brillante

Cobre nativo rojo

Raya.

La raya es el color de un mineral en polvo y se

obtiene frotando a travs del mineral con una 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 ms fiable.

Diafanidad o Transparencia

Propiedad que poseen algunos minerales de transmitir la luz.

Transparente: si puede distinguirse perfectamente el contorno de un objeto visto a travs de l.

Translcido: transmite luz, pero no pueden verse los objetos a travs de l.

Opaco: no transmite luz, incluso en lminas delgadas.

Dureza.

Una de las propiedades

diagnsticas ms tiles es la dureza, una medida de la resistencia de un

mineral a la abrasin o al

rayado.

Esta propiedad se

determina:

Frotando el mineral con una navaja, se observan la

cantidad de polvo formado y el chirrido que se

produce.

Si da poco polvo y mucho chirrido, el mineral es duro;

si ocurre lo contrario (mucho polvo y poco

chirrido), el mineral es blando.

Este resultado se compara con una escala patrn y se obtiene la dureza relativa

de la muestra mineral.

Existe una escala de dureza muy usada,

llamada Escala de Mhos, que consta de diez

minerales, donde cada uno raya a todos los anteriores.

Escala relativa de dureza de Mohs.

Dureza Mineral Comparacin

1 Talco La ua lo raya con facilidad

2 Yeso La ua lo raya

3 Calcita La punta de un cuchillo lo raya con facilidad

4 Fluorita La punta de un cuchillo lo raya

5 Apatito La punta de un cuchillo lo raya con dificultad

6 Feldespato

Potsico Un trozo de vidrio lo raya con dificultad

7 Cuarzo Puede rayar un trozo de vidrio y con ello el acero

despide chispas

8 Topacio Puede rayar un trozo de vidrio y con ello el acero

despide chispas

9 Corindn Puede rayar un trozo de vidrio y con ello el acero

despide chispas

10 Diamante Puede rayar un trozo de vidrio y con ello el acero

despide chispas

Talco: Mg3Si4O10(OH)2 Yeso: CaSO42H2O Calcita: CaCO3

Fluorita: CaF2 Apatito: Ca5(PO4)3(F,Cl,OH)

Ortoclasa: KAlSi3O8 Topacio: Al2SiO4(F,OH)2 Cuarzo: SiO2

Corindn: Al2O3 Diamante: C

Exfoliacin.

La exfoliacin es la tendencia de un mineral a romperse a lo largo de

planos de enlaces dbiles.

No todos los minerales tienen planos definidos de

enlaces dbiles

Los que poseen exfoliacin pueden ser identificados por sus superficies lisas

distintivas, que se producen cuando se rompe el mineral.

Hbito.

Es el aspecto de los cristales; la forma natural en que se

presentan los minerales.

Los tipos de hbito son:

Masivo:

Masas irregulares.

(cuarzo)

Prismtico:

En forma prismtica.

(feldespatos)

Columnar:

En columnas.

(hornblenda y turmalina)

Hojoso o laminar:

En lminas delgadas, fcilmente separables.

(micas)

Acicular:

Finos cristales parecidos a

agujas.

(actinolita)

Fibrorradiad:

Similar al acicular, pero los cristales

tienen disposicin

radial.

(zeolitas)

Brotoidal:

Como racimos de uvas.

(malaquita)

Clivaje.

El clivaje es la facultad que tienen los cristales de romperse segn caras

planas.

Esta propiedad depende exclusivamente de la

estructura interna de los minerales y no depende en

absoluto de la forma exterior (habito) de los cristales.

El clivaje est bien caracterizado para cada material cristalino dado, constituye uno de los ms

importantes datos diagnsticos al que se acude para

diferenciar un mineral de otro.

El clivaje se clasifica segn su grado de perfeccin en:

Perfecto (micas): El mineral se divide en delgadas

hojuelas y es bastante difcil obtener una fractura distinta

de su clivaje.

Bueno: al golpe de martillo se obtienen siempre

fragmentos parecidos a verdaderos cristales. Al

fraccionar la calcita resultan romboedros regulares.

Mediano (feldespatos y la hornblenda): En los

fragmentos del mineral se suelen ver perfectamente planos de clivaje as como

fracturas irregulares.

Imperfecto (apatito): Se identifica con dificultad, hay

que buscarlo en los fragmentos minerales.

Peso especfico.

Es el peso del mineral dividido el peso de un volumen igual de agua medido a 4C.

No posee unidades.

Esta propiedad es la ms til para identificar cristales finos o gemas que no se quieran estropear, ya que su determinacin

implica pesar el ejemplar en el aire y en el agua.

El peso especfico depende de la clase de tomos involucrados y del empaquetamiento existente.

Magnetismo.

Son pocos los minerales que

poseen propiedades magnticas

pronunciadas y distinguibles, pero

entre ellos se destaca:

Magnetita Ferroniquel

Maleable.

Se dobla pero no se rompe; puede ser

batido y extendido en forma de laminas.

(oro)

Fluorescencia y fosforescencia.

Fluorescentes son aquellos minerales de uranio, que

se hacen luminiscentes al ser expuestos a la accin de los rayos ultravioleta.

Si la luminiscencia continua despus de haber cortado la fuente de excitacin se dice que el material es fosforescente.

La fluorescencia es una propiedad imprevisible, as algunas muestras de determinado mineral pueden presentarla y otros no.

Ejemplo: fluorita.

Tenacidad.

Resistencia que un mineral opone a ser roto, molido, doblado o

desgarrado.

Frgil: mineral que fcilmente se rompe o

reduce a polvo.

Maleable: mineral que puede ser

transformado en hojas delgadas.

Sctil: mineral que puede cortarse con un

cuchillo.

Dctil: mineral al que se le puede dar la forma

de hilo.

Flexible: mineral que puede ser doblado, pero no recupera su

forma original una vez terminada la presin

que lo deforma.

Elstico: mineral que recobra su forma

primitiva al cesar la fuerza que lo deform.

Otros

Radiactividad Conductividad

trmica conductividad

elctrica

Punto de fusin y

ebullicin

Solubilidad e incluso olor

Sensacin tctil