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Tema 5. Definición de mineral.
Se define un mineral como una sustancia sólida, inorgánica con una estructura cristalina definida y una composición química determinada.
Las perlas y los urolitos son de origen biológico, por lo que no son minerales.
Los rubíes se originan de forma orgánica y natural, pero se pueden sintetizar en laboratorios, de manera que ya no es un mineral, sino un mineral sintético.
Todos deben poseer una estructura cristalina, es decir, sus átomos deben estar estructurados con forma cúbica.
Deben poseer una composición química definida, es decir, el mineral puede expresarse, en función de los elementos componentes, mediante una fórmula química.
5.
Cada especie mineral, tal como acabamos de definir, tienen un nombre.
Una especie mineral tiene una composición química única y una estructura también única.
Las variedades mineralógicas. Pequeñas deformaciones estructurales o la presencia de impurezas químicas pueden dar lugar, no obstante, a la variación de ciertas propiedades físicas, como el color.
Los minerales isostructurales son un conjunto de minerales con la misma estructura, pero diferente composición química.
Las series isomórficas son un conjunto de minerales que pertenecen a un mismo grupo mineral y que tienen una composición química intermedia entre dos términos finales, pudiéndose dar la sustitución completa de un elemento por otro. Las dos series más importantes son: olivino y plagioclasa.
El estatuto de especie mineral, así como el nombre de la especie, ha de ser aprobado por la comisión internacional mineralógica.
5.
Las rocas se definen como agregados naturales de granos minerales. Las restricciones señaladas en la definición de mineral son aplicables a las rocas, pero con un intervalo más amplio.
A veces los granos cristalinos que constituyen una roca aparecen firmemente unidos entre sí y las rocas son duras y resistentes, como el mármol y el granito. Otras veces los granos están débilmente unidos.
En ocasiones las rocas están formadas por minerales diferentes, o por lo contrario, por un solo mineral.
Se entiende por cristal un sólido cristalino que presenta una forma externa geométrica.
La materia cristalina es aquella que tiene sus átomos estructurados.
La forma externa, la presencia de caras y aristas y de ciertas relaciones de simetría, es un reflejo de la estructura cristalina, es decir, del hecho de que el cristal está constituido por materia ordenada o materia cristalina.
La materia cristalina está caracterizada por el orden. Los átomos se repiten en distancias fijas, definiendo lo que se denomina como redes cristalinas.
Los minerales no aparecen normalmente aislados y formando grandes cristales, sino que suelen aparecer estrechamente relacionados con otros minerales de igual o diferente naturaleza, formando los denominados agregados cristalinos. Los agregados homogéneos, se dan cuando los minerales relacionados son de igual naturaleza.
Algunos de los agregados cristalinos más conocidos son, por ejemplo, los crecimientos paralelos o maclas, que caracterizan a un gran número de minerales.
Los agregados heterogéneos son cuando los cristales pertenecen a diferentes especies mineralógicas.
5.
Según la química, el átomo es la unidad menor que constituye la materia; según la física, el átomo está constituido por un núcleo y una serie de electrones. Los electrones determinan el volumen de un átomo y el núcleo su masa.
Estructura de la fluorita (CaF2).
El flúor se encuentra en coordinación tetraédrica.
El calcio se encuentra en coordinación cubica. Nº de átomos que lo rodean -> 8
Estructuras covalentes
En este tipo de estructuras se comparten electrones.
Estructura del diamante
Los átomos se encuentran en las caras y vértices, además de en posición cúbica.
Los minerales poseen errores o defectos estructurales, por ejemplo:
- Dislocación de filo (discontinuidad lineal producida como consecuencia de que el movimiento del plano cristalino sobre otro no afecta por igual a todas las celdas).
- Dislocación helicoidal (forma de hélice).
Tipos de imperfecciones :
- Imperfecciones relacionadas con la estructura cristalina.
- Imperfecciones relacionadas con la extensión del cristal.
- Imperfecciones relacionadas con la composición química (1).
- Imperfecciones relacionadas con la estabilidad del cristal (2).
1. Isomorfismo
La sustitución de una partícula por otra de tamaño parecido puede llevarse a cabo a gran escala, de tal forma que pueden originarse estructuras idénticas en dimensiones y geometría, pero cuya composición química sea diferente. Estas sustancias se denominan isomórficas y el fenómeno isomorfismo.
Goldschmint definio -> que el tamaño de las partículas no puede diferir en más del 15% del radio de la menor.
A altas temperaturas el sodio y el potasio, por ejemplo, con gran diferencia de tamaño, son similares.
2 Poliformismo
A veces, en la naturaleza se originan dos o más minerales con idéntica composición química pero con diferente simetría: son los minerales polimorfos. Esto es debido a la temperatura o a la presión.
Transformaciones de los aluminosilicatos
Un mineral puede ser:
- Un geotermómetro: nos indica a qué temperatura se ha formado una roca.
- Geohalómetro: nos indica a qué presión se ha formado una roca.
Clase 1 - Elementos nativos, carburos, nitruros, y fosfoturos.
Son elementos que aparecen en la naturaleza en su estado nativo y algunos compuestos raros (carburos, nitruros y fosfuros) que aparecen casi exclusivamente en los meteoritos.
Los elementos nativos componen un grupo bastante heterogéneo desde el punto de vista químico y cristaloquímico.
Las características de cada componente va a venir dada por el tipo de enlace que une sus átomos.
Elementos nativos:
-Grupo del oro: oro, cobre, plata y plomo.
-Grupo del platino: platino, indio, paladio y osmio.
-Grupo del hierro: hierro, komacita y taenita (estos dos últimos son alineaciones de Fe y Ni)
-Grupo del arsénico: arsénico, bismuto y antimonio.
-Grupo del teluro: selenio y teluro.
-Grupo del azufre: azufre.
-Grupo del carbono: diamante y grafito.
Clase 2 - Sulfuros, seleniuros, arseniuros, teluros y sulfosales.
Está formada por 300 tipos de minerales.
Son materias primas esenciales para la extracción de una serie de metales.
Sulfuros: de fórmula general Me X (X= S, As, Se).
Sulfosales: de fórmula general Me X S (X= As, Sb, Bi).
- El enlace covalente y metálico determinan la mayor parte de las características estructurales y cristalográficas de los minerales de esta clase.
- Propiedades físicas: opacidad, brillo metálico y conductividad eléctrica.
- El enlace iónico sólo tiene importancia en muy pocos casos (Ca S y Mn S).
- Las sulfosales y los sulfoanhidros presentan unidades moleculares que se unen a través de enlaces de tipo van der Waals.
Sulfuros, se clasifican en grupos diferenciados por la relación metal: azufre:
- Metal: azufre >1: Calcosita (Cu S), argentita (Ag S), bornita (Cu Fe S ) y pentlandita (Fe, Ni) S
- Metal: azufre <1: Pirita (Fe S ), marcasita (Fe S ) y molibdenita (Mo S )
- Metal: azufre =1: Blenda (Zn S), wortzita (Zn S), Calcopirita (Cu Fe S ), galena (Pb S), cinabrio (Hg S), niquelina (Ni As), pirrotina (Fe S) y corellina (Cu S)
Clase 3 - Halogenuros y halogenosales
En esta clase se encuentra un número muy limitado de especies, pero que ofrece una gran variedad desde un punto de vista estructural.
Las estructuras de los halogenuros son bastante simples desde un punto de vista geométrico y se basan en enlaces, dominantemente, iónicos.
Estructura de un halogenuro:
Aparecen una serie de especies hidratadas, bischofita (Mg Cl H O) y la carnalita (K Mg Cl H O) en las cuales las moléculas de agua vienen coordinadas al catión.
El tipo de enlace (iónico e iónico-covalente) y la composición química determinan las propiedades generales de los minerales de esta clase cristalina.
- Corindon (Al O )
- Hematites (F O )
Metal: oxígeno =1/
Hidróxidos
El corindón posee diferentes variedades gemológicas: zafiro, leucozafiro, rubí, amatista oriental, topacio oriental y esmeralda oriental.
El color se debe a impurezas
Hidróxidos: muchos de ellos no pueden considerarse minerales en sentido mineralógico, ya que contienen gran cantidad de impurezas.
La bauxita y laterita son minerales de gran interés económico para la extracción de Al y Fe respectivamente.
Clase 5 - Carbonatos, nitratos y yodatos.
Carbonatos anhidros:
-Calcita Ca C O
-Magnesita Mg C O
-Siderita Fe C O
-Rodocrosita Mn C O
-Smithsonita Zn C O
-Aragonito Ca C O
-Witherita Ba C O
-Estroncianita Sr C O
-Cerusita Pb C O
-Dolomita C Mg (C O )
-Ankerita Ca Fe (C O )
-Kutnahorita Ca Mn (C O )
Carbonatos hidratados:
-Soda (Na C O 10H O)
-Trona (Na H (C O ) 2H O)
-Termonatrita (Na C O H O)
Carbonatos con hidroxilo:
-Azurita (Cu (C O ) (OH) )
-Malaquita (Cu C O (OH) )
Nitruros:
- Nitratina (Na N O )
- Nitro (K N O )
- Carbonato-hidroxilapatito (Ca (PO CO ) (OH))
