Apuntes sintéticos de
minerales; como introducción al tema de CONSTITUYENTES Y PROCESOS
GEOLÓGICOS
Curso de Ciencias de la Tierra, Facultad de Ciencias
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relacionados: Tablas de
identificación de minerales con base en propiedades físicas
Aspecto macroscópico y microscópico de algunos
minerales formadores de rocas
Compuesto o elemento de ocurrencia natural
Inorgánico,
Sólido,
Con una composición química específica,
Que posee una estructura interna ordenada de átomos
-» como
consecuencia de esta estructura interna presenta una
forma cristalina característica (sólido) y,
propiedades físicas características.
Ejemplo:
diamante vs.
diamante sintético
hielo vs. agua
diamante vs.
carbón
¿El petróleo es mineral?, ¿la resina
es mineral?
Mineraloide.- Compuesto sólido natural
sin composición química específica y sin estructura cristalina (amorfo).
Ejemplo:
vidrio, resina,
ópalo
Polimorfo.- Compuesto que bajo diferentes condiciones organiza su
estructura cristalina de diferente manera.
Ejemplos Calcita
vs. Aragonita, diferentes minerales de misma
composición: CaCO3
Diamante
vs. Grafito, diferentes minerales de misma composición: C (Carbono)
Pirita
vs. Marcasita, diferentes minerales de misma composición: FeS2
Cuarzo vs
Cristobalita vs. Tridimita, diferentes minerales de misma composición:
SiO2
Se
representa como un sistema solar en miniatura con un núcleo de protones y
neutrones y hasta 7 capas de electrones
orbitando
alrededor del núcleo
a) Protones.- partículas cargadas positivamente con
masa de 1 AMU
b) Neutrones.-
partículas eléctricamente neutras con masa de 1 AMU
c) Electrones.-
partículas de tamaño infinitesimal con carga eléctrica negativa.
Este número da la identidad
de cada ELEMENTO
De
no. atómico 0 al 92
corresponden a
elementos que ocurren naturalmente
(el
61 es excepción; los 43, 85 y 87 son muy inestables, solo en espectro estelar)
Del 92 en adelante
No ocurren naturalmente, cuando se logra producirlos, son inestables
Un
mismo elemento puede tener diferente masa atómica, en virtud a que el número de
neutrones puede variar. Cada una de estas variaciones es un ISÓTOPO
Ejemplo:
el H la mayoría es de m.a. = 1 (1 protón); el
deuterio es m.a. = 2 (1 protón, 1 neutrón)
el tritio es m.a. = 3 (1 protón, 2
neutrones)
Entre
más protones en el núcleo, hay más electrones
y más capas orbitales
En
cada capa hay hasta un # determinado de electrones; en la última el
máximo es 8 electrones
Elementos con 8 electrones en última capa son: gases inertes
y son los mas estables
El
resto de los elementos tiene < de 8 electrones en última capa, Þ por lo que son químicamente reactivos.
Los Átomos de los
elementos reaccionan unos con otros y forman compuestos.
Con estas
reacciones se llenan las últimas capas de los átomos, con lo cual quedan
químicamente estables.
En este proceso los átomos:
a) ganan electrones: Aniones.-
ion cargado negativamente (# electr > # proton)
b) pierden electrones: Cationes.-
ion cargado positivamente (# electr < # protones)
Átomos
con 1,2 ó 3 electrones en última
órbita -» tienden a
perderlos
Átomos
con 4 ó más electrones en última órbita -»
tienden a ganarlos
Ejemplos:
el Na con # atóm = 11 -» con 11 electrones: 2, 8
y 1, es catión con Na1+
El Cl con # atóm = 17 -» con 17 electrones: 2,
8, 7, es
anión con Cl1-
Iónica. Electrón externo de un
átomo se da a otro para completar sus 8 electrones de la última capa.
Ejemplo:
el NaCl,
LiF
solubles en agua
Covalente. Unión
más fuerte, electrones de ambos átomos son compartidos.
La verdadera unión covalente solo se da con átomos del
mismo elemento
Ejemplo:
Diamante
son muy ligeramente solubles en agua
Metálica. Similares
a uniones covalentes “apretadas”, porque la unión ocurre en capas más internas
de energía y los electrones externos van de un lado a otro con facilidad..
Presentan propiedades como
conductividad eléctrica, térmica
Van
Ejemplo: grafito, talco
+ Iones
Complejos. Iones combinados que actúan
como si fueran un solo ion, formando pares fuertemente unidos.
Ejemplo: CO32-
SO42- NO31-
SiO44-
Esta unión es la más común en los minerales formadores
de rocas
Los
Átomos individuales ordenados de los minerales se encuentran juntos en una red:
Látice Cristalino. En
esta red cada átomo o ión, se localiza en el mismo lugar específico.
Si ocupan lugares al azar -»
estructura amorfa
Esta organización interna
solo puede darse en un Sólido
Estado de la Materia. Sólido, (baja ºT ó alta ºT y baja P)
Líquido
Gaseoso
(alta ºT ó baja ºT y alta P)
Existen 6 (ó 7) Sistemas Cristalinos:
Isométrico (Cúbico ó Regular), Tetragonal, Hexagonal, Ortorrómbico,
Monoclínico, Triclínico. Adicionalmente se encuentra también el Trigonal
(ó Romboédrico) que algunos consideran parte del Hexagonal
Todos estos Sistemas están caracterizados por su forma
exterior (forma de caras y ángulos entre caras), pero principalmente por sus
ELEMENTOS DE SIMETRÍA, los cuáles son: ejes de simetría: longitud y ángulo
entre ellos, planos de simetría y centro de simetría
Se subdividen a su vez en clases sumando un total de
32 clases
Color.- Propiedad más conspicua y menos confiable depende
del grado de absorción de la luz las pequeñas impurezas pueden cambiar el
color.
Raya.- color del polvo al rayarse. En algunos casos es
diagnóstico como la hematita
Lustre.- Apariencia de la superficie bajo luz reflejada:
Metálico, No Metálico (perlado, sedoso, vítreo, terroso, adamantino)
Dureza.- Resistencia a ser rayado. Se usa escala de Mohs del
1 al 10; 1= yeso, 10= diamante
Forma.- ángulos entre caras, reflejo de estructura
cristalina.
Clivaje.- Muy diagnóstica. Tendencia a romperse a lo largo de
ciertos planos (débiles)
Fractura.- En minerales sin clivaje. Planos en los que se
rompe cuando se golpean (ej. concoidal)
Peso Específico.- masa del sólido ó mineral / masa de agua de igual
volumen que el sólido o mineral. Aumenta con el incremento del·número atómico.
(la mayoría está entre 2.5 y 3)
Reacción al ácido.- “burbujeo” al HCl Ej.: CaCO3+2HCl
=» CO2+H2O+Ca2+2Cl2
Sabor.- Con precaución, útil para halita (NaCl), y silvita
(KCl)
Considerando la abundancia de los elementos de la corteza terrestre, .........
Elementos
más comunes en la corteza terrestre y
su abundancia (% / peso):
Oxigeno:
46.6 Silicio: 27.7
Aluminio:
8.1 Hierro: 5.0
Calcio:
3.6 Sodio: 3.8
Potasio:
2.6 Magnesio: 2.1
Otros: 1.7
Los
minerales pueden clasificarse en dos grupos: (a) Silicatos
y (b) No silicatos. De la siguiente forma:
a)
Silicatos.
Se subdividen
con base en su contenido de hierro en:
(i) Ferromagnesianos
(ii) No Ferromagnesianos
Están constituidos por
tetraedros de sílicio-oxigeno (SiO4)4- (iones compuestos
con carga de 4 -). Esta estructura básica forma compuestos con diversos
cationes (Fe, Al, Ca, Na, K, Mg; como los que aparecen más abundantes como
elementos en la corteza terrestre) y se dispone en diversos “arreglos”:
cadenas, láminas, redes, etc.
FerromagnesianoS.-
arreglos de tetraedros aislados (grupo del olivino),
arreglos de cadenas sencillas (grupo de
piroxenos),
cadenas dobles (grupo de anfíboles),
arreglos en capas (micas oscuras: biotita)
NO
Ferromagnesianos.- arreglos en capas (micas claras: muscovita)
arreglos en redes tridimensionales (grupo de los
feldespatos y el cuarzo)
b) No Silicatos. Se subdividen en grupos
de acuerdo a sus aniones (generalmente iones complejos):
carbonatos
(calcita CaCO3), [ión CO3]
sulfatos
(yeso CaSO4 2H2O), [ión SO4]
óxidos
(Fe2O3) e hidróxidos [iones o y OH]
fosfatos
(apatito Ca5(PO4)3 (OH,F,Cl), boratos,
vanadatos y arsenatos [iones PO4]
sulfuros
(pirita FeS2), [iones de S]
elementos
nativos (Au, Ag, Cu)
orgánicos
(no son verdaderos minerales), ej. ámbar
Todos los minerales que observamos en las rocas tienen
determinada temperatura de formación (la transición de fase líquida a sólida),
que va desde la temperatura ambiente (como los minerales formados en las rocas
sedimentarias) hasta altas temperaturas (como las de una lava o magma al
enfriarse). De tal manera que la presencia de cada mineral es indicativo
de las condiciones de formación de la roca.
En las rocas ígneas este orden de formación de
minerales de acuerdo a su temperatura se conoce como Serie de Bowen.
En las rocas metamórficas los minerales se usan
como índice para conocer la temperatura y presión a la que se formaron
las rocas.
+ Observación de
propiedades físicas en muestras de mano (consultar Tablas de identificación de minerales con
base en propiedades físicas).
+ Microscopio
Petrográfico.- Láminas delgadas vistas con luz transmitida y reflejada, se
observan propiedades ópticas de los minerales características para su
identificación (estas propiedades son consecuencia de su estructura interna):
Reflexión
y refracción,
Dispersión
Birrefringencia,
Isotropía y
Anisotropía
Pleocroismo
Consultar Aspecto macroscópico y microscópico de algunos minerales
formadores de rocas
+ Mediante la difracción de
Rayos X
+ Microscopio electrónico y de barrido.- Se observa la
forma y estructura de los minerales.
Identificación
de Elementos: Espectrómetros, Fluorescencia de rayos X
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