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Geología General I Práctico Nº 1: Propiedades físicas de los minerales
Objetivo
Identificar los minerales de los principales grupos en muestras de mano, mediante sus propiedades físicas y clasificarlos en base a su clase mineral.
Introducción
En general, los minerales son los materiales que constituyen las rocas de la corteza terrestre y de otros cuerpos del universo (meteoritos). Se define como mineral a un cuerpo cristalino de origen natural e inorgánico, sólido, de composición química definida (que puede ser representada por una fórmula química) aunque variable dentro de ciertos límites estrechos y con estructura cristalina definida. ¿Qué es un cuerpo cristalino? Este término denota únicamente la disposición interna ordenada de los átomos o iones en la estructura del cuerpo. El término cristal se refiere a la expresión externa de ese orden en la sustancia cristalina. Se puede definir como cristal a un cuerpo homogéneo limitado por caras planas, que son la expresión exterior de una estructura interna ordenada. ¿Qué es composición variable dentro de ciertos límites? Es la posibilidad de intercambio de iones similares de diferentes clases y que la estructura interna del mineral permanezca intacta. ¿Qué es estructura cristalina? Es la configuración interna del cristal. En los cristales, los átomos que los forman están dispuestos ordenadamente, por lo que un cristal debe considerarse como formado por un número casi infinito de partículas extraordinariamente pequeñas dispuestas según un esquema tridimensional llamado red. Esta estructura se manifiesta por las propiedades físicas y especialmente por la forma cristalina externa que presenta el mineral. La porción más pequeña del cristal que todavía posea las propiedades características del cristal es la unidad estructural y es llamada celda unidad y se repite innumerables veces en el espacio cristalino. También existen sustancias que carecen de estructura ordenada. Se denominan sustancias amorfas (ejemplo: vidrio volcánico).
Principales propiedades físicas de los minerales
Por medio de las propiedades físicas se puede realizar una determinación fácil y rápida de los minerales. Por ejemplo, el color y el brillo pueden verse al primer examen.
Las propiedades físicas más importantes son:
Brillo Color Color de la raya Dureza Hábito Clivaje Fractura Tenacidad Peso específico
- Brillo: El brillo de los minerales depende de la cantidad de luz que puede reflejar un mineral. Los tipos de brillo son:
Metálico – Es el tipo de brillo que presentan los metales. Ej: oro y pirita. Vítreo – Es el brillo del vidrio roto. Ej: sal y cuarzo. Graso – El mineral parece recubierto por una delgada capa de aceite. Ej: azufre nativo. Perlado o Anacarado – Es como el brillo de las perlas. Ej: micas, talco, yeso laminar. Sedoso – El de los minerales de estructura fibrosa paralela. Ej: tremolita, asbesto. Mate – Carencia de brillo.
Color: Es lo primero que llama la atención al mirar el mineral. Debe observarse en muestras frescas y con buena luz. Proviene de la absorción de ciertas longitudes de onda que componen la luz blanca y de la reflexión de otras. Si refleja todas las longitudes de onda es de color blanco; si absorbe todas, es de color negro; si refleja la roja, lo vemos de color rojo, etc. El color de un mineral puede variar en distintos ejemplares de una misma especie mineral. El cuarzo (SiO2) es un ejemplo. Comúnmente se presenta incoloro, pero también hay amarillo, pardo, rosado, negro y violeta.
Color de la raya: Es el color del polvo del mineral. El color de la raya o del polvo coincide en muchos casos con el del mineral. Por ejemplo la azurita es azul y su polvo también. En otros minerales se observa una diferencia bastante grande entre el color de la raya y el del mineral. Por ejemplo: la hematita es de color gris o negra y su polvo es rojo; la pirita es dorada, pero su polvo es negro. A diferencia de lo que ocurre con el color de los cristales, que puede variar notablemente, el color de la raya es único y característico de cada mineral. Esto lo hace una propiedad muy útil para identificar minerales. El cuarzo, mencionado anteriormente, puede tener muchos colores, pero el color de su raya siempre será blanco.
Dureza: Es la resistencia que presenta la superficie de un mineral a ser rayado. Varía mucho de un mineral a otro y es una propiedad importante a la hora de determinarlos.
- Clivaje: El clivaje es la facultad que tienen los cristales de romperse según 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. Además, como el clivaje está bien caracterizado para cada material cristalino dado, constituye uno de los más importantes datos diagnósticos al que se acude para diferenciar un mineral de otro. El clivaje se clasifica según su grado de perfección en:
Perfecto – como el de las micas. - El mineral se divide en delgadas hojuelas y es bastante difícil obtener una fractura distinta de su clivaje. Bueno – como en la calcita - al golpe de martillo se obtienen siempre fragmentos parecidos a verdaderos cristales. Por ejemplo al fraccionar la calcita resultan romboedros regulares. Mediano – como en los feldespatos y la hornblenda. - En los fragmentos del mineral se suelen ver perfectamente planos de clivaje así como fracturas irregulares. Imperfecto – como el apatito. - Se identifica con dificultad, hay que buscarlo en los fragmentos minerales.
- Fractura: es la propiedad de los minerales de romperse siguiendo superficies irregulares, o sea no presenta planos de clivaje. Las superficies limpias y tersas resultan del clivaje; las superficies irregulares se producen por fractura. Se definen varios tipos de fractura:
Concoide – El mineral se rompe en superficies curvas concéntricas. Ej: cuarzo y vidrio. Desigual – Al romperse el mineral se produce una superficie áspera. Ocurre en la mayoría de los minerales. Fibrosa o astillosa – El mineral se rompe dejando astillas o fibras.
- Tenacidad: Es la resistencia que tiene el mineral a ser doblado, golpeado, etc. Esta propiedad puede definirse de varios tipos:
Frágil – El mineral se hace polvo cuando se lo golpea. Ej: azufre. Maleable o Dúctil – Es aquel mineral que responde frente a un esfuerzo de tal manera que no se rompe, pero se deforma y conserva la forma adoptada durante el esfuerzo. Puede extenderse en forma de hojas o láminas. Ej: oro, plata y cobre. Elástico – Es aquel mineral que responde frente a un esfuerzo de tal manera que no se rompe, se deforma y vuelve a su forma original al final del esfuerzo. Ej: una hoja de mica. Flexible – El mineral se dobla sin romperse pero no recupera la forma original. Ej:
talco. Séctil – Se dice de aquellos minerales que pueden cortarse con un cuchillo o con una navaja. Ej: yeso.
- Peso específico : es el peso del mineral dividido el peso de un volumen igual de agua medido a 4ºC. No posee unidades. Esta propiedad es la más útil para identificar cristales finos o gemas que no se quieran estropear, ya que su determinación implica pesar el ejemplar en el aire y en el agua. El peso específico depende de la clase de átomos involucrados y del empaquetamiento existente.
Otras propiedades:
- Transparencia : es la propiedad que tiene la sustancia de dejar pasar la luz. Según el grado de transparencia, todos los minerales que se observan en los grandes cristales se dividen en los siguientes grupos:
Transparentes – puede verse un objeto nítido a través de ellos. Ej: vidrio, Cuarzo, Calcita, Topacio Semitransparentes o Translucidos – dejan pasar algo de luz, pero no permiten ver a través de ellos. Opacos - no dejan pasar la luz.
Cuando en lugar de cristales grandes tenemos agregados de pequeños cristales, observamos un comportamiento distinto. Pues la luz se difracta y refleja numerosas veces entre los cristales, difundiéndose y dispersándose. Por esa razón dichos medios parecen ser Semitransparentes u opacos. Esto puede observarse al comparar un cristal de calcita y un pedazo de mármol (un agregado de cristales de calcita); la calcita es perfectamente translucida pero el mármol resulta ser opaco
Magnetismo: son pocos los minerales que poseen propiedades magnéticas pronunciadas y distinguibles, pero entre ellos se destaca la magnetita y el ferroniquel.
Radiactividad , conductividad térmica y eléctrica , propiedades piro y piezoeléctricas , punto de fusión y ebullición , solubilidad e incluso olor y sensación táctil de los minerales, son otras de la multitud de propiedades que presentan y permiten identificarlos.
ELEMENTOS NATIVOS
a) metales; b) semimetales; c) no metales
Metales: Grupo del Oro Oro Au (iso) Plata Ag Cobre Cu
Grupo del Platino Platino Pt
Grupo del Hierro Hierro Fe Mamacita Fe-Ni
Semimetales: Grupo del Arsénico Arsénico As (hexagonal) Bismuto Bi
No Metales: Azufre S (ortorrómbico) Diamante C (isométrico) Grafito – C (hexagonal)
Oro Au : aparece en rocas ígneas de tipo silíceas, filones hidrotermales cuarzosos, mezclado con sulfuros, yacimientos sedimentarios de tipo placeres. Se presenta en cubos, granos, dendritas, escamas y pepitas irregulares; exhibe un color amarillo dorado y es dúctil Plata Ag : los grandes yacimientos son el resultado de una depositación primaria asociada a soluciones hidrotermales Platino Pt : asociados casi exclusivamente a rocas ultrabásicas (ej; yacimientos estratiformes del complejo Bushveld en Sudáfrica) y en depósitos sedimentarios de tipo placeres. Hierro Fe : se oxida en nivel superiores de la corteza. Arsénico y Bismuto : en menas asociadas a la plata, cobalto, níquel, plomo. Azufre : asociado a rocas volcánicas, cráteres, gases sulfurosos. Diamante : procede de rocas ultramáficas de tipo intrusivo, de gran profundidad y alta presión (peridotitas y kimberlitas). Los mayores yacimientos ocurren en placeres (ej; playas de la costa atlántica de Namibia, África, hacia el norte de la desembocadura del río Orange). Grafito : aparece en rocas metamórficas, calizas, esquistos y gneiss derivado de metamorfismo de contacto sobre materia orgánica. Color negro y raya negra, clivaje perfecto.
SULFUROS
Los sulfuros constituyen una importante clase de minerales que comprenden la mayoría de las menas minerales; con ellos se clasifican también los seleniuros, teluros, arseniuros y antimoniuros, similares a los sulfuros, pero de ocurrencia muy restringida. La fórmula general de los sulfuros viene dada por la relación AmXn, donde A representa los elementos metálicos y X los no metálicos.
Argentita Ag 2 S Calcosina Cu 2 S Bornita Cu 5 FeS 4 Galena PbS Blenda ZnS Calcopirita CuFeS 2 Pirrotina Fe1-xS Niquelina NiAs Millerita NiS Pentlandita (Fe, Ni) 9 S 8
Cinabrio HgS Rejalgar AsS Estibiana Sb 2 S 3 Pirita FeS Cobaltina (Co, Fe)AsS Marcasita FeS 2 Arsenopirita FeAsS Molibdenita MoS 2 Silvanita (Au, Ag)Te 2
Galena : color gris plomizo, brillo metálico, raya negra, dureza 2.5, clivaje perfecto. Ocurre en vetas hidrotermales asociado con otros sulfuros; y en cuencas sedimentarias. Es mena de plomo. Pirita : color amarillo latón pálido, raya negra, dureza 6 a 6.5; puede tener origen magmático, hidrotermal, sedimentario o metamórfico. Es mena de ácido sulfúrico.
ÓXIDOS
Los óxidos comprenden aquellos compuestos naturales en los cuales el oxígeno aparece combinado con uno o más metales. Los óxidos simples responden a la fórmula general X-O tales como XO 2 ; X 2 O; XO; X 2 O 3. Los óxidos múltiples responden a la fórmula XY 2 O 4.
Tipos X2O y XO Cuprita Cu 2 O Cincita ZnO Periclasa MgO
Tipo X 2 O 3 Gp de las Hematites Corindón Al 2 O 3 Hematina Fe 2 O 3 Ilmenita FeTiO 3
Tipo XY2O Gp de la espinela Espinela MgAl 2 O Magnetita Fe 3 O 4
Tipo XO 2 Gp del rutilo Rutilo TiO 2 Pirolusita MnO 2 Casiterita SnO 2 Uraninita UO 2
Hematita : sistema trigonal. Color rojizo a negro, raya roja, brillo metálico, a veces opacado por la alteración. Dureza 5.2. La variedad de color gris metálico se llama “especular”. Puede tener origen metamórfico o hidrotermal. Es mena de hierro. Ilmenita : sistema trigonal. Color y raya negros, cristales tabulares diseminados y brillo metálico, dureza 5.5. Origen magmático (pegmatitas). Corindón : sistema trigonal. Cristales columnares prismáticos. Colores variados: rojo, azul, gris, rosado. Tiene origen magmático (sienita) o metamórfico de contacto en rocas aluminosas. Es mena de esmeril (color gris), rubíes (color rojo- rosado) y zafiros (color azul- celeste).
Calcita : es incolora, blanca, marrón o gris, raya blanca. Cristales romboédricos, brillo subvítreo, clivaje bueno. Dureza 3. Es efervescente al contacto con HCl. Se utiliza para la fabricación de cal, cemento y como roca ornamental. Dolomita : se encuentra como agregados granulares y masa porosas. Colores blanco, gris rosa, etc. Raya blanca. Dureza 3.5. Malaquita : sistema monoclínico. Ocurre en formas incrustadas en masas terrosas y en agregados fibrosos y reniformes. Colores verdes vivo, y en raya verde claro. Brillo mate aterciopelado. Se forma en la zona de oxidación de yacimientos de cobre. Se utiliza en pinturas y como roca ornamental (columnas del Palacio de Catalina la Grande, en San Petersburgo, Rusia).
NITRATOS (NO 3 )-
Nitratina (nitrato de chile) NaNO 3 Nitro (salitre) KNO 3
SULFATOS
Baritina BaSO 4 Celestina SrSO 4 Anhidrita CaSO 4 Yeso CaSO 4 .H 2 O
Yeso: sistema monoclínico. Cristales tabulares, granulares a veces fibrosos. Raya blanca y color balnco grisáceo. Dureza 2. Es un sedimento químico marino por evaporación de agua. Se utiliza en medicina y ornamentación.
BORATOS
Bórax Na 2 B 4 O 5 (OH) 4
Otros Grupos: cromatos, arseniatos, tungstatos, molibdatos, fosfatos y vanadatos.
