propiedades fisicas de los minerales[1]

Tema 4. Propiedades fsica de los minerales

Grony Garbn G-ICT/UCV

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1) Hbito Cristalino : es la manera en la cual los cristales de un mineral crecen y desarrollan sus caras cristalinas. Representa los rasgos morfolgicos de los minerales.

Hbitos para cristales individuales

oligoclasa

cianita

Hojoso: cristales elongados y Hojoso planos como hojas de cuchillo Acicular: cristales en forma de agujas Acicular En bloque: cristales rectangulares bloque en forma de cajasnatrolita

Tema 4. Propiedades fsica de los mineralesHbitos para cristales individuales


turmalina

fluorita

Equidimensional: cristales con dimensiones Equidimensional tridimensionales iguales

Prismtico: cristales en forma de prismas Prism tico sencilloswulfenita

okenita

Fibroso: cristales con forma de hilos Fibroso o fibras

Tabular: cristales con forma de tablas Tabular o libros

Tema 4. Propiedades fsica de los mineralesHbitos para agregados cristalinoscobre nativo pirolusita


cuarzo

Dendrtico: agregados en Dendr tico forma de dendritas

Arborescente: agregados en Arborescente forma de ramas de rbolesmalaquita

amatista (cuarzo)

Geoda: cavidad de roca Geoda rellena con cristales. Generalmente suelen ser subesfricas

Drusa: superficie cubierta de Drusa cristales

Botroidal: Ensamblaje con Botroidal forma globular

Tema 4. Propiedades fsica de los mineralesHbitos para agregados cristalinoswavelita hematita


Radial: grupo de cristales Radial dispuestos en forma radial

Reniforme: grupo de cristales Reniforme dispuestos en forma radial que terminan en masas redondeadasgranito (roca) mrmol (roca)

moscovita

Micceo: grupo de cristales Mic ceo planos fcilmente separables en hojas independientes

Granular: grupo de cristales Granular pequeos (< 1cm) que no muestra una forma definida

Masivo: material compacto Masivo sin desarrollo de formas definidas



2) Clivaje : es la tendencia de un mineral a romperse o separarse en caras paralelas (condicionado por zonas de debilidad de planos atmicos), las cuales pueden ser identificadas por ndices de Miller. Cuando la formacin de planos de separacin es por debilidades estructurales impuestas (producto de presin, maclado o exsoluciones) se denomina PARTICIN.

Basal (pinacoidal)- {001}

Prismtico- {110}

Cbico- {001}

Romboedral- {1011}



2) Fractura : es la tendencia de un mineral a romperse sin generar caras o superficies paralelas o planas. Las fuerzas de los enlaces en la estructura cristalina en estos minerales son similares en todas las direcciones.

concoidea o concoidal

irregular

fibrosa

ganchuda



3) Dureza : se define como la resistencia que ofrece un mineral a ser rayado.

Escala de MOHS

1) Talco

2) Yeso

3) Calcita

4) Fluorita

5) Apatito

6) Ortosa

7) Cuarzo

8) Topacio

9) Corindn Corind

10) Diamante

Otras referencias: ua (2 ); moneda de cobre (3); cuchillo de bolsillo (5); vidrio (5 );cuchillo de acero (6 )

Tema 4. Propiedades fsica de los minerales3) Dureza : es una propiedad vectorial (direccional)


H= 5 H= 7

cianita



4) Tenacidad : es la resistencia que un mineral opone a ser roto, molido, doblado o desgarrado en otras palabras es la capacidad de cohesin que presenta un mineral.

Frgil: se rompe o se reduce a polvohalita

oro

Maleable: puede ser transformado en hojas delgadas por percusin

oro

Dctil: se le puede dar forma de hilo

Tema 4. Propiedades fsica de los mineralesyeso


Sectil: puede cortarse con un cuchillo

estibina

Flexible: puede ser doblado, pero no recupera su forma original

Elstico: puede ser doblado y recupera su forma originalmicas



5) Gravedad Especfica (densidad): es un nmero que expresa la relacin entre el peso del mineral y el peso de un volumen igual de agua a 4C

Balanza de Berman

Balanza de Jolly

G= Wa / (Wa Ww)Wa: peso del mineral en aire Ww: peso del mineral sumergido en agua

Tema 4. Propiedades fsica de los minerales Calculo terico: D= (Z x M)/(N x V)


Picnmetro Picn

M: peso molecular del mineral N: nmero de Avogadro V: volumen de la celda unitaria Z: nmero de celda unitaria en el peso formula del mineral

G = (M-P)/W+(M-P)-S P: Peso de botella vaca + tapa M: Peso de botella + tapa + muestra S: Peso de botella + tapa + muestra + agua W: Peso de botella + tapa + agua



6) Color: es la respuesta del ojo a la interaccin del intervalo de luz visible (350 a 750 m) del espectro electromagntico con la materia. Espectro electromagntico Principales tipos de interaccin luz-materia

Reflexin Reflexi

Difraccin Difracci

Refraccin/Dispersin Refracci n/Dispersi

Tema 4. Propiedades fsica de los mineralesPrincipales tipos de interaccin luz-materia


Absorcin Absorci

Transmitancia = P/Po Absorbancia = log Po/PE=h

Po

PTransmisin Transmisi

otros tipos de interaccin luz-materia: Emisin (fluorescencia) Polarizacin

Los minerales son coloreados cuando ciertas longitudes de ondas de luz son absorbidas por el mineral, y el color que se percibe es producto de la combinacin de las longitudes de ondas remanentes (transmisin). Los iones metlicos que participan en las transiciones electrnicas que promueven el color se conocen con el nombre de CROMFOROS.

Tema 4. Propiedades fsica de los mineralesProcesos electrnicos responsables del color en los minerales


1) Transiciones de Campo Cristalino: son transiciones electrnicas que ocurren entre los orbitales 3d parcialmente llenos de los elementos de transicin.

Tema 4. Propiedades fsica de los mineralesProcesos electrnicos responsables del color en los minerales 1) Transiciones de Campo Cristalino


Distribucin espacial de orbtales d

Campo Octadrico



Campo Octadrico

Efecto de Campo Octadrico sobre orbitales d



Campo Tetradrico

Efecto de Campo Tetradrico sobre orbitales d



Rub (Al2O3) Rub Cromforo: Cr3+ Crom Campo: octadrico octa

Esmeralda (Be3Al2Si6O18) (Be Cromforo: Cr3+ Crom Campo: octadrico octa



Olivino (Mg,Fe)2SiO4 (Mg,Fe) Cromforo: Fe2+ Crom Campo: octadrico octa

Crisoberilo Al2BeO4 Cromforo: Fe3+ Crom Campo: octadrico octa

Almandino Fe3Al2Si3O12 Cromforo: Fe2+ Crom Campo: cbico c distorsionado



Factores que influencian la transmisin de color producidas por la interaccin de campo cristalino Presencia de un elemento de transicin especfico.

Estado de oxidacin (determina el nmero de een los orbitales d). Geometra del campo cristalino. Fuerza del campo cristalino. Sensibilidad del receptor humano.

Tema 4. Propiedades fsica de los mineralesProcesos electrnicos responsables del color en los minerales 1) Transiciones de Campo Cristalino Ejemplos Cromforo Cr3+ Mn2+ Fe3+ Fe2+ Cu2+ Mineral Esmeralda Rub Morganita Espersantina Andradita Crisoberilo Olivino Almandino Turquesa Formula Be3Al2Si6O18 Al2O3 Be3Al2Si6O18 Mn3Al2(SiO4)3 Mn3Al2(SiO4)3 BeAl2O4 (Mg,Fe)2SiO4 Fe3Al2(SiO4)3 CuAl6(PO4)4(OH)8.5H2O


Color Verde Rojo Rosado Amarillo Verde Amarillo Verde Rojo Azul

Tema 4. Propiedades fsica de los mineralesProcesos electrnicos responsables del color en los minerales 2) Transiciones de Orbital Molecular


Ocurre en minerales donde los electrones de valencia se transfieren entre iones adyacentes, generando orbitales moleculares o zonas de transferencia de cargas. Las transiciones de trasferencias metal-metal ms comunes se dan con los pares inicos Fe2+-Fe3+ y Fe2+-Ti4+.

Zafiro (Al2O3) (Al Par inico: Fe2+-Ti4+ i

Tema 4. Propiedades fsica de los mineralesProcesos electrnicos responsables del color en los minerales 2) Transiciones de Orbital Molecular Ejemplos Par inico Fe2+-Fe3+ Fe2+-Ti4+ Fe2+-Ti4+ O2Cr6+ Mineral Aguamarina Zafiro Cianita Crocoita Formula Be3Al2Si6O18 Al2O3 Al2SiO5 PbCrO4


Color Azul Azul Azul Naranja

Tema 4. Propiedades fsica de los mineralesProcesos electrnicos responsables del color en los minerales 3) Centros de color


La coloracin puede ser causada por defectos estructurales (defectos de Frenkel). El exceso de un electrn puede ser liberado por un tomo simple y atrapado en un sitio con defecto estructural. El Hueco producido por la ausencia de un electrn puede causar el mismo efecto.



Fluorita (CaF2) Centro de color de electrn electr



Cuarzo Ahumado (SiO2) (SiO Centro de color de hueco



7) Raya: Es el color del mineral finamente pulverizado. Aunque el color del mineral puede variar, la raya suele ser constante.

Raya de varios minerales

Raya de hematita (Fe2O3)



8) Brillo: representa la apariencia general de la superficie de un mineral frente a la luz reflejada. Existen dos tipos principalmente: METLICO Y NO METLICO. Existe una tercera categora (intermedia) que se conoce como brillo submetlico. Brillo MetlicoPirita

Brillo Sub-MetlicoEsfalerita

Galena

Tema 4. Propiedades fsica de los mineralesBrillo No MetlicoCuarzo Azufre


Vtreo Diamante

Resinoso Talco

Adamantino

Perlado



8) Otros rasgos pticos. Chatonancia y asterismo: efecto de luz reflejada sobre la superficie de minerales que presentan inclusiones de minerales fibrosos o cavidades orientadas paralelamente.

Chatonancia (ojo de gato)



8) Chatonancia y asterismo: Cuando la orientacin de las inclusiones se orientan en los ejes basales de un sistema hexagonal se produce el asterismo. Se genera una figura que asemeja una estrella de seis puntas.

Asterismo



8) Iridiscencia: Se produce por difraccin y reflexin del haz de luz al chocar con una superficie que presenta rasgos estructurales (fracturas, planos de clivaje, maclados, etc.) cercanamente espaciados.

opalo

labradorita

Iridiscencia



8) Luminescencia: Cualquier emisin de luz, la cual no surja como resultado directo de procesos de incandescencia. Se debe a la presencia de impurezas denominadas iones activadores. Los minerales que luminescen durante la exposicin de luz UV, rayos X o catdicos se denominan fluorescentes (fluorita, schellita, calcita, willemita). Si la luminescencia continua despus de retirar la fuente de excitacin, el mineral se conoce como fosforescente.

Lmpara UV



9) Diafanidad: propiedad que poseen algunos minerales de transmitir la luz. Se expresa en los siguientes trminos:

Transparente

Translucido

Opaco



9) Magnetismo: es uno de los fenmenos por los cuales los materiales ejercen fuerzas atractivas o repulsivas ante otros materiales. Las fuerzas magnticas son producidas por el movimiento de partculas cargadas, como por ejemplo electrones (momento Angular o espn), lo que indica la estrecha relacin entre la electricidad y el magnetismo.



9) Magnetismo. Tipos de magnetismo: A) Diamagnetismo: se da en materiales que no presentan electrones desapareados. Diamagnetismo Presentan susceptibilidades magnticas muy bajas o negativas y tienden a ser repelidos por campos magnticos de alta fuerza.

Tema 4. Propiedades fsica de los minerales9) Magnetismo. Tipos de magnetismo:


A) Paramagnetismo: se da en materiales que poseen un arreglo al azar de los dipolos magnticos (causado por cationes especficos que poseen espnes desapareados). Cuando el material es expuesto a un campo magntico, los dipolos tienen a alinearse en la direccin del campo magntico externo. Cuando desaparece el campo magntico externo, el material conserva un magnetismo permanente, se denomina Ferromagntico.



Cuando un material ferromagntico es calentado, el magnetismo permanente inducido se pierde completamente (se comporta como un material paramagntico) cuando sobrepasa la denominada Temperatura de Curie (para el hierro metlico es de 770C)



B) Ferrimagnetismo. Se da cuando en un material el momento de espn inico es antiparalelo (a diferencia del ferromagntico), pero de distinta magnitud. Lo que hace que exista un momento magntico resultante en una direccin determinada, generando as un magnetismo permanente.

Ilustracin esquemtica de la Ilustraci esquem alineacin de los dipolos de alineaci los espnes esp

Ferro

Ferri

Magnetita (Fe3O4)

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