Unidad III Los Minerales

Los Minerales La corteza terrestre y los océanos son la fuente de una amplia variedad de minerales útiles y esenciales. Cada uno de los casi 4,000 minerales de la Tierra esta exclusivamente definido por su composición química y su estructura interna.

Los Minerales En la actualidad se conocen 112 elementos. De ellos, solo 92 aparecen de forma natural. Algunos minerales, como el oro o el azufre, están compuestos exclusivamente de un elemento. Pero la mayoría consta de una combinación de dos o más elementos, reunidos para formar un compuesto químicamente estable.

Los Minerales

Estructura Atómica Los átomos tienen una región central, denominada núcleo, que contiene protones muy densos (partículas con carga eléctrica positiva) y neutrones igualmente densos (partículas con carga eléctrica neutra). El número de protones encontrados en un núcleo atómico determina el número atómico y el nombre del elemento.

Atomo – presenta un nucleo rodeados por electrones que se mueven por orbitas.

Enlace Enlaces covalentes Los elementos se combinan entre si para formar una amplia variedad de sustancias mas complejas. Los enlaces pueden ser de dos tipos: Enlaces químicos Enlaces covalentes

Enlaces químicos Enlaces químicos: La mayoría de los minerales son compuestos químicos. Por tanto los compuestos iónicos consisten en una disposición ordenada de iones con cargas opuestas reunidas según una proporción definida que suministran una neutralidad eléctrica global.

Enlaces covalentes Enlaces covalentes: No todos los átomos se combinan mediante la transferencia de electrones para formar iones. Otros átomos comparten electrones. Por ejemplo los elementos gaseosos oxigeno (O2), hidrogeno (H2) y cloro (Cl2) existen como moléculas estables que consisten en dos átomos reunidos, sin transferencia completa de electrones. El enlace producido al compartir electrones se denomina enlace covalente.

Reacciones y Compuestos quimicos – combinaciones de átomos Raramente los Elementos se concentran solos en la naturaleza - “elementos nativos” : oro, plata, cobre, hierro, azufre, oxígeno, nitrógeno + otros gases. Muchas sustancias son formadas como resultados de la combinación de dos o más elementos formando los compuestos.

Se encuentran de manera Natural Son inorgánicos Los Minerales Se encuentran de manera Natural Son inorgánicos Son sólidos cristalinos Tienen una composición química definida

Los Minerales Los cristales reflejan la estructura interna atomica y tambien controlan sus propiedades

Definición Un mineral es un sólido natural e inorgánico que posee una composición química característica y un ordenamiento atómico tridimensional y sistemático. Por lo tanto debe de tener las siguientes características:

Características que debe tener un mineral Debe ser un sólido cristalino Debe ser formado por procesos naturales. Debe ser un compuesto inorgánico Deben tener una composición constante Debe poseer propiedades físicas características

Otras definiciones Cristales cuerpo limitado por superficies planas (igual a caras) distribuidas y ordenadas según las leyes definidas y que son la expresión externa del orden interno de los átomos. Muchos sólidos pueden ser cristalinos y no tener una forma externa geométrica; basta que su estructura interna tenga un modelo regular.

Otras definiciones Hábito forma en que se encuentran los minerales en la naturaleza

Otras definiciones Sustancias no cristalinas o amorfas: son sólidos naturales que carecen de un ordenamiento sistemático de sus átomos y estos se hallan dispuestos al azar; ejemplo de tales sustancias son el vidrio, el ópalo y la limonita. Solamente unas pocas sustancias no cristalinas son consideradas como minerales por la fuerza de la costumbre, y de modo general se llaman mineraloides.

Otras definiciones Agregado cristalino: en la naturaleza los minerales no suelen presentarse aislados, sino que lo hacen en grupos llamados agregados cristalinos. Esto pueden ser monominerales, es decir, compuestos de un solo tipo de mineral(ejemplo mármol) o poliminerales, o sea, integrados por varios tipos de minerales(igual roca).

Otras definiciones Secreciones: relleno de cavidades, generalmente esféricas. La precipitación del mineral empieza en la pared y forma capas concéntricas con diferencias en el color, composición, porosidad y tamaño de grano. Por este proceso resultan almendras (pequeñas) o geodas (grandes), ejemplo: ágata.

Otras definiciones Concreciones: aglomerados o nódulos esféricos formados en rocas sedimentarias porosas. Muchas veces se forman en torno de cuerpos ajenos (restos orgánicos, granos de arena). Crecen desde un núcleo hacia fuera, ejemplos: nódulos de manganeso, oolitos.

Otras definiciones Pátina: se dice que un mineral presenta patina cuando el color de la superficie es diferente al color de su interior y se presenta cuando el mineral ha sido expuesto al aire. Minerales nativos: formados por un solo elemento, por ejemplo oro nativo, cobre nativo. Yacimiento: toda la acumulación o concentración natural de una o mas sustancias útiles que, en general están dispersas por las rocas de la corteza terrestre.

IDENTIFICACION DE LOS MINERALES Forma cristalina: es la expresión externa de un mineral que refleja la disposición interna ordenada de los átomos cuando un mineral crece sin interferencia desarrolla una forma cristalina que caracteriza al mineral

Dureza Una de las propiedades diagnóstica más útiles es la dureza, es la medida de resistencia que un mineral ofrece al ser rayado. Así van a poder ser rayados con la uña, otros con la cuchilla, etc.

Exfoliación o clivaje 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, dicho de otra forma es la facilidad de un mineral a romperse en ciertas direcciones preferenciales, a lo largo de superficies planas

Fractura Al romper un mineral sin clivaje entonces vamos a tener una fractura que puede ser irregular, fibrosa, concoide (cuarzo, vidrio, obsidiana) o ganchuda (cobre nativo).

El color es una propiedad diagnóstica poco fiable, por lo que no es una característica muy segura, porque depende mucho de pequeñas cantidades de impurezas dentro del mineral. Se puede referir el color en el caso de los silicatos llamándolos leucocráticos o félsicos (cuarzo, feldespatos, muscovita) que son minerales claros con Si y Al o minerales máficos o melanocráticos que son minerales oscuros ricos en hierro y magnesio (biotita, anfíboles, piroxenos, olivino). Color

Raya: es el color resultante al pulverizar finamente un mineral, y ese color puede ser diferente al color de la muestra y es más confiable que el color del mineral. Se determina frotando la muestra contra una lámina de porcelana. Raya

Peso específico Es un número que representa el cociente entre el peso de un mineral y el peso de un volumen igual de agua, es el peso del mineral con centímetro cúbico, y es característico para cada mineral. Pueden ser ligeros, medios, pesados y muy pesados.

Brillo Es el aspecto o la calidad de la luz reflejada de la superficie de un mineral el brillo de los minerales puede ser metálico o no metálico. No hay una línea clara de separación entre estos dos grupos, y hay minerales que pueden estar entre ambos grupos llamándolos semimetalicos. Minerales con brillo metálico por ejemplo son: pirita, galena, calcopirita. Todos que no tienen aspecto metálico, tienen brillo no metálico

Brillo

Otras propiedades de los minerales Propiedades magnéticas: Todos los minerales están afectados por un campo magnético. Paramagnéticos los minerales que son atraídos ligeramente por un imán. Diamagnéticos los minerales que son repelidos ligeramente por un imán. Magnetita Fe3O4 y Pirrotita Fe1-nS son los únicos minerales magnéticos comunes.

Otras propiedades de los minerales Propiedades eléctricas: Los minerales tienen diferente capacidad para conducir la corriente eléctrica. Los cristales de metales nativos y muchos sulfuros son buenos conductores, minerales como micas son buenos aislantes dado que no conducen la electricidad.

Solubilidad La solubilidad depende de la composición del mineral. Sobre todo se usan una dilusión frío de ácido clorhídrico HCl para distinguir Calcita de puro CaCO3 (carbonato de calcio) de otros minerales parecidos de una cantidad menor de CaCO3 o sin CaCO3.

Reacción Al ácido clorhídrico (HCL): los carbonatos en general reaccionan al HCL 2N (10%). Este método se usa principalmente para reconocer la calcita (CaCO3), donde la reacción es fuerte. En otros carbonatos como la dolomita, azurita, malaquita, rodocrosita, la reacción no es tan fuerte y a veces se necesita raspar el mineral para producir un polvo y ver la reacción con la lupa o poner la muestra cerca del oído.

MINERALES FORMADORES DE ROCA TIPO DE ROCA MINERALES COMUNES Rocas Ígneas Olivino Otros, apatito, clorita, epidota y magnetita Piroxenos Anfíboles (hornblendas) Micas Plagioclasas Ortosa Cuarzo Rocas Sedimentarias Piroxenos Cuarzo Halita Dolomita Minerales pesados (magnetita) Anfíboles (hornblendas) Micas Rocas metamórficas Clorita, granate Epidota Calcita

Grupos de Minerales Atendiendo a su composición química y su estructura cristalina los minerales se clasifican en los siguientes grupos: Grupo I Elementos Nativos Grupo II Carbonatos Grupo III Halogenuros Grupo IV Oxidos e Hidróxidos Grupo V Sulfatos, Wolframatos, Molibdatos y Cromatos Grupo VI Sulfuros Grupo VII Fosfatos, Arseniatos y Vanadatos Grupo VIII Silicatos

Elementos Nativos Elementos nativos son los elementos que aparecen sin combinarse con los átomos de otros elementos como p.ej. oro Au, plata Ag, cobre Cu, azufre S, diamante C. Aparte de la clase de los elementos nativos los minerales se clasifican de acuerdo con el carácter del ion negativo (anión) o grupo de los aniones, los cuales están combinados con iones positivos

Carbonatos Carbonatos El anión es el radical carbonato (CO3)2-, calcita CaCO3, dolomita CaMg(CO3)2, malaquita Cu2[(OH)2/CO3].

Halogenuros Los aniones característicos son los halógenos F, Cl, Br, J, los cuales están combinados con cationes relativamente grandes de poca valencia, p.ej. Halita NaCl, Silvinita KCl, Fluorita CaF2

Oxidos e Hidróxidos Óxidos y Hidróxidos Los óxidos son compuestos de metales con oxígeno como anión. P.ej. cuprita Cu2O, corindón Al2O3, hematita Fe2O3, cuarzo SiO2, rutilo TiO2, magnetita Fe3O4. Los hidróxidos están caracterizados por iones de hidróxido (OH-) o moléculas de H2O-, p.ej. limonita FeO.OH: goethita *-FeO.OH, lepidocrocita *-FeO.OH.

Sulfatos, Wolframatos, Molibdatos y Cromatos Sulfatos, Wolframatos, Molibdatos y Cromatos En los sulfatos el anión es el grupo (SO4)2- en el cual el azufre tiene una valencia 6+, p.ej. en la barita BaSO4, en el yeso CaSO4*2H2O. En los wolframatos el anión es el grupo wolframato (WO4)4-, p.ej. scheelita o bien esquilita CaWO4.

Sulfuros Sulfuros incluido compuestos de selenio (Selenide), arsenurios (Arsenide), telururos (Telluride), antimoniuros (Antimonide) y compuestos de bismuto (Bismutide). Los sulfuros se distinguen con base en su proporción metal : azufre según el propósito de STRUNZ (1957, 1978). Ejemplos son galena PbS, esfalerita ZnS, pirita FeS2, calcopirita CuFeS2, argentita Ag2S, Löllingit FeAs2.

Fosfatos, Arseniatos y Vanadatos Fosfatos, Arseniatos y Vanadatos En los fosfatos el complejo aniónico (PO4)3- es el complejo principal, como en el apatito Ca5[(F, Cl, OH)/PO4)3] los arseniatos contienen (AsO4)3- y los vanadatos contienen (VO4)3- como complejo aniónico.

Silicatos  Silicatos Es el grupo más abundante de los minerales formadores de rocas donde el anión está formado por grupos silicatos del tipo (SiO4)4-. La estructura de los silicatos Más del 90% de los minerales que forman las rocas son silicatos, compuestos de silicio y oxígeno y uno o más iones metálicos