LOS MINERALES Y LAS ROCAS CONCEPTO DE MINERAL

LOS MINERALES Y LAS ROCAS
CONCEPTO DE MINERAL
Mineral: un mineral es un sólido homogéneo inorgánico de origen natural, con una composición química
definida, que puede ser variable dentro de unos límites, y que presenta una estructura cristalina.
Ser sólido implica que los átomos que forman una sustancia prácticamente no pueden moverse con libertad
unos respecto a otros. En los líquidos, la movilidad de los átomos o moléculas es mayor, y en los gases, mayor
todavía.
La característica homogénea hace referencia a que los componentes químicos de que consta un mineral no
pueden ser separados por procesos físicos
El hecho de ser inorgánico, permite diferenciar algunos minerales de otras sustancias que presentan la misma
composición, y adoptan formas prácticamente idénticas, pero que son originados por seres vivos
El origen natural diferencia los minerales de aquellas sustancias muy semejantes a ellos, pero producidas por
acción de las personas. Según esto, los diamantes sintéticos, no se pueden considerar minerales.
Los minerales presentan composiciones químicas definidas. Esto no explica que, en ocasiones, presenten otros
elementos químicos en proporciones menores. Las coloraciones variables de muchos cristales de cuarzo se
deben a este hecho.
ESTRUCTURA CRISTALINA
Estructura amorfa: cuando las partículas se sitúan en el espacio de forma desordenada.
Estructura cristalina: implica una disposición ordenada de los átomos, es decir, los átomos forman una red
tridimensional que sigue un modelo geométrico regular. Los cuerpos que presentan estructura cristalina, se
llaman cristalinos. Si presentan una forma más o menos geométrica, en su exterior se llaman cristales.
LOS MINERALES DEL INTERIOR DE LA TIERRA Y LOS EXTRATERRESTRES
En la definición no se incluye como criterio la pertenencia a la corteza terrestre. De este modo, se considera
también minerales aquellas sustancias que cumplen los criterios anteriores, y se encuentran en otras capas de
la tierra o en planetas u otros objetos celestes distintos de la tierra.
CONCEPTO DE MINERALOIDE
Mineraloides: sustancias naturales amorfas, es decir, que carecen de una estructura interna ordenada.
Cualquier sustancia que no completa alguna de las características de la definición de mineral.
CONCEPTO DE ROCA
Una roca es un agregado natural, coherente y multigranular de uno o más minerales o mineraloides que
conservan individualmente sus propiedades. No tedas las rocas están formadas por minerales diferentes. Hay
rocas que solo presentan un tipo de mineral, como la caliza.
LA ESTRUCTURA DE LOS MINERALES
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EL CONCEPTO DEL CRISTAL
Un cristal es un sólido homogéneo que presenta una estructura interna ordenada de sus constituyentes
químicos, sean átomos, iones o moléculas.
La estructura cristalina, no es exclusiva de los minerales. Hay muchas sustancias cristalinas de origen
orgánico, como el azúcar o las concreciones calcáreas de las conchas de moluscos, o de origen artificiales,
como el acetato de plomo.
ESTRUCTURA CRISTALINA
La celda fundamental o celda unitaria o malla es la distribución de átomos, iones o moléculas más pequeña,
cuya repetición definida origina todo el conjunto cristalino.
En teoría este proceso se podría repetir indefinidamente hasta que se obtuviera el más pequeño conjunto de
átomos, ordenados del mismo modo, y con la misma forma de cada uno de los fragmentos mayores.
Estaríamos, entonces, ante la celda fundamental del cristal
El conjunto de constituyentes químicos que forma la celda fundamental, se repite en las tres direcciones del
espacio para formar todos el cristal. Esta es la razón de que el aspecto externo de un cristal esté relacionado
con la forma geométrica de su celda fundamental.
Las formas poliédricas de caras planas, típicas de las sustancias cristalinas, indican que el cristal crece a
diferentes velocidades en las distintas direcciones del espacio.
Un cristal se origina por acumulación de un pequeño conjunto de átomos. En consecuencia, si el crecimiento
se produjera a la misma velocidad en todas las direcciones, los cristales serían esféricos.
LA RED CRISTALINA
La disposición ordenada de los constituyentes químicos en sucesiones a lo largo de los ejes, y los planos del
cristal, es decir, en las tres direcciones del espacio, forman una red cristalina.
Repetición de la celda inicial en todos los espacios.
LOS NODOS
Cada uno de los constituyentes químicos, considerados, como puntos geométrico, recibe el nombre de nudo o
nodo.
Esto se les ponen en filas y se repite cada cierta distancia característica, denominada periodo.
EL PLANO RETICULAR
Un conjunto de filas paralelas y equidistantes.
Los espacios delimitados por los nodos, se denominan mallas. Las redes planas se forman geométricamente
con la translación en dos direcciones de los constituyentes químicos que forman el cristal.
La intersección de varias filas originaría un nodo. Los constituyentes químicos se sitúan, normalmente, en
estas intersecciones, aunque no siempre es así. También ocupan otros lugares como el centro de las caras de la
celda fundamental. (pueden aparecer en medio).
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EL RETÍCULO ESPACIAL
La superposición de varios planos reticulares da lugar al retícula espacial
Una línea del retículo corresponden a la arista del cristal
Un plano corresponde a la cara del cristal
El retículo se correspondería con el propio cristal
LOS ELEMENTOS DE SIMETRÍA
En los cristales, se pueden definir tres clases de elementos de simetría: ejes, planos y centros
Un eje de simetría es una línea que pasa por el centro del cristal, el cristal al dar la vuelta entorno a ella, ocupa
2, 3, 4, ó 6, veces la misma posición.
Si la posición se ocupa dos veces es binario
Si la posición se ocupa tres veces es ternario
Si la posición se ocupa cuatro veces es cuaternario
Si la posición se ocupa seis veces es senario
Un plano de simetría es un plano que divide el cristal en dos partes, cada una de las cuales es la imagen
especular de la otra
Un centro de simetría es un punto interior del cristal que divide en dos partes iguales a cualquier segmento,
pase por el y enlaza juntos equivalentes.
LOS SISTEMAS CRISTALINOS
Existen 32 clases de cristales según sus características de simetría, que se organizan en 14 tipos de redes
tridimensionales, las 14 redes de Bravais.
El número de combinaciones posibles de los elementos de simetría es finito.
La posesión de elementos de simetría en común permite agrupar las 32 clases cristalinas en 7 grupos, los
sistemas cristalinos. Estos sistemas quedan definidos por las constantes cristalográfica, es decir, el tamaño
característico de las aristas, y el ángulo que forman entre si en la s celdas fundamentales de cada tipo de
cristal.
Los sistemas cristalinos son: cúbico o isométrico, triclínico, momoclínico, rómbico, tetragonal, hexagonal y
trigonal o romboédrica.
Cada celda unidad queda determinada por la longitud de sus aristas a, b, y c que se cortan en un punto, y por
el valor de sus ángulos ð, ð, ð que forma dichas aristas. Estos valores reciben el nombre de constantes
cristalográficas y varían de una celdas a otras.
En la naturaleza existen siete tipos de células fundamentales, que se llaman: triclínico, monoclínico, cúbico,
rómbico, hexagonal, romboédrico, tetragonal.
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Triclínico: a ðð b ðð c; ððð ððð ðð 90
Monoclínico: a ðð b ðð c; ð ð ð 90 ð ðð 90
rómbico: a ðð b ðð c; ð ð ð ð
Hexagonal: a = b ðð c; ð ð ð ð 90 ð 60 ó 120
Romboédrico: a = b = c; ð ð ð ð ðð 90
Tetragonal: a = b ððc; ð = ð = = 90
Cúbica: a = b = c; ð = ð = ð 90
En ocasiones la estructura interna de los edificios cristalinos, presenta imperfecciones debidas a impurezas
dentro de la red cristalina o a la sustitución de unas partículas elementales por otras. Por ello se forman
cristales defectuosos. Estos defectos, originas determinados colores, contribuyen a la formación de piedras
preciosas, permiten la flexibilidad de algunos metales o aumentan su resistencia y dureza. El ser humano
aprueba estas imperfecciones en importantes aplicaciones, como en el funcionamiento de transistores y del
láser.
ELEMENTOS MORFOLÓGICOS DE UN CRISTAL
Las caras que corresponden a los planos reticulares, las aristas o filtros de nodos de los bordes de una cara y
los vértices que son los nudos o puntos terminales de las aristas.
EL HÁBITO Y LAS ASOCIACIONES DE CRISTALES
En la naturaleza, lo habitual es encontrarnos en forma de agregados de granos, más o menos aleatorios.
El hábito de un cristal es la forma en la que se encuentra en la naturaleza.
LAS MACLAS
Las maclas son crecimientos conjuntos y simétricos de dos o mas cristales de la misma sustancia
Una macla de contacto es aquella que presenta un plano de separación de los cristales que actuan, como el
plano de macla. Se observa en minerales como el yeso o el aragonito.
Una macla de penetración está construida por cristales que se interpretan y presentan una superficie de unión
regular.
ISOMORFISMA
Misma estructura cristalina, y diferente composición química.
POLIMORFISMA
Diferente estructuras cristalina, y la misma composición química.
LA FORMACIÓN DE LOS MINERALES
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LA CRISTALIZACIÓN
La cristalización es el proceso mediante el cual se ordenan un conjunto de constituyentes químicos formando
una estructura cristalina.
En las condiciones de temperatura, presion o concentración cambian, los átomos se pueden agrupar en una
disposición característica y ordenada: la estructura cristalina
LOS MECANISMOS CRISTALINOS
SUBIMACIÓN
Los átomos de un gas van aproximándose conforme esta se enfría.
Al final del proceso se produce una agregación en forma de sólido cristalino. Un ejemplo es la formación de
cristales de azufre en las fumarolas volcánicas.
LA PRECIPITACIÓN
Los átomos de la disolución se aproximan al desaparecer el disolvente en el que están inmersos, hasta formar
un sólido cristalino.
Lo mismo sucede al disminuir la temperatura o la presión, pues, en ambos casos, la disolución permite menos
soluto disuelto, y el exceso forma cristales. Son ejemplos la sal gema y el yeso.
LA SOLIDIFICACIÓN
Los átomos se van aproximando según se enfría el material fundido
En el fundido, los átomos tienen mucha libertad de movimiento, que se va perdiendo al bajar la temperatura.
Ejemplos son la mica y el olivino.
EL METAMORFISMO
Los átomos de un mineral pueden cambiar de orden sin que el mineral cambie de estado y permanezca sólido.
LOS AMBIENTES GEOLÓGICOS DE FORMACIÓN MINERAL
Podemos distinguir tres ambientes geológicos de formación mineral: magmático, metamorfismo y
sedimentario.
En el ambiente magmático se forma minerales debido a:
Procesos de cristalización por solidificación a partir de lavas (olivino.)
Sublimación a partir de gases liberados por volcanes (azufre.)
En el ambiente metamórfico, los minerales se forman por cambio en estado sólido de la organización del
retículo cristalino como consecuencia de las elevadas presiones y temperaturas.
En el ambiente sedimentario, los minerales proceden de la roca ya existentes y que han sido desgastadas por
procesos erosivos o de meteorización. Es el caso del yeso, el natrón, la habita o la calcita
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EL CRECIMIENTO CRISTALINO.
LA NUCLEACIÓN
El crecimiento de todo mineral comienza con el proceso de nucleación de sus constituyentes químicos a partir
de la mezcla en que se encuentren.
La nucleción consiste en la formación de pequeños agregados de átomos:
Por precipitación
Por solidificación
Estos agregados, que actúan como núcleos (germen cristalino) a partir de los cuales cree el cristal por adición
de nuevos átomos, se organiza según el modelo estructural del cristal al que darán lugar.
EL TAMAÑO CRÍTICO
El proceso de cristalización solo concluirá satisfactoriamente si el núcleo cristalino alcanza un tamaño crítico.
Hay dos tendencias:
La de agregación para formar un cristal.
La de retorno a la masa en cuyo seno se halla el núcleo.
Un núcleo tiene una superficie muy grande respecto a su volumen y, por tanto, la tendencia de los átomos a
abandonar el cristal en formación es muy elevada. En otras palabras, tienden a volver a la mezcla de la que
partieron.
La formación de cristales más o menos perfectos, en la naturaleza, requiere: tiempo suficiente, reposo y
espacio adecuado.
LAS PROPIEDADES DE LOS MINERALES
Las propiedades químicas y físicas de los materiales son consecuencia de los átomos o iones que los forman,
de cómo estos se disponen formando un retículo y de los enlaces que los mantienen unidos.
LOS ENLACES QUÍMICOS
Los enlaces químicos son fuerzas electrostáticas que mantienen unidos los átomos
Los enlaces son fruto de la estructura electrónica de cada átomo: iónico, covalente, metálico, de Van der
Waals y de hidrógeno.
ENLACE IÓNICO
El enlace iónico es una fuerza de atracción entre los iones de carga opuesta.
En le enlace iónico, se establece cuando un átomo pierde electrones y adquiere carga positiva ( se transforma
un catión), y los electrones son tomados por otro átomo, que adquiere carga negativa (se transforma en un
anión.) Esto tiene como resultado que ambos iones se atraigan.
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ENLACE COVALENTE
El enlace covalente es una fuerza de atracción resultante de la compartición de los electrones de la capa de
valencia por parte de los átomos que se unen.
ENLACE METÁLICO
El enlace metálico es una fuerza de atracción debida a la formación de una nube electrónica que envuelve a
los núcleos de los átomos que forman el mineral.
EL ENLACE DE VAN DER WAALS
El enlace de Van der Waals es una fuerza de atracción entre moléculas que presentan una distribución de
carga dipolar.
ENLACE DE HIDRÓGENO
El enlace de hidrógeno es una fuerza atractiva entre un átomo de hidrógeno con carga positiva y un átomo con
carga negativa.
LAS PROPIEDADES FÍSIAS DE LOS MINERALES
Las propiedades de los minerales se relacionan con su estructura.
Una propiedad escalar es la que no depende de la estructura interna del mineral, como la densidad o el punto
de fusión.
Una propiedad vectorial es aquella que varía con la dirección, ya que depende de la estructura cristalina. Es el
caso de la elasticidad, la dureza, el color o la fractura.
Según estas propiedades, se distinguen dos tipos de minerales
Isótropo, si todas sus propiedades se manifiestan con igual intensidad en todas direcciones.
Anisótropo, si sus propiedades dependen de la dirección o cambian con ella.
LAS PROPIEDADES MECÁNICAS
LA TENACIDAD
Es la resistencia que un mineral opone a ser roto, molido, doblado o desgarrado.
Según esto, un mineral puede ser:
Frágil, si se rompe o se reduce a polvo fácilmente, como el yeso
Maleable, si se puede estirar en láminas delgadas, como la plata.
Dúctil, se puede estirar en forma de hilo, como el cobre.
Flexible, si se puede doblar, pero no recupera la forma original, como el talco.
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Elástico, si recupera su forma original tras deformarse, como la mica.
LA DUREZA
Es la resistencia que ofrece la superficie de un mineral a ser rallada
La dureza de un mineral depende de su enlace más débil, por lo que los minerales con enlace de Van der
Waals y / o de hidrógeno serán fáciles de rayar.
LA EXFOLIACIÓN
La capacidad que tiene un mineral de romperse paralelamente a ciertos planos de la red mineral. Por ejemplo,
la mica.
LA FRACTURA
Es la rotura irregular de un mineral
Concoidea: las superficies son lisas, como el cuarzo
Terrosa: se forman trozos similares a granos de tierra, como la arcilla
Irregular: se forman superficies sin forma característica, como la calcita.
LAS PROPIEDADES ÓPTICAS
EL COLOR
Es el tipo de luz que refleja un mineral de toda la que recibe.
El color que apreciamos en la superficie de un mineral no es el verdadero, por ello se observa el color que deja
una raya del un mineral en una paca de porcelana porosa de dureza 7.
EL BRILLO
Es el aspecto que ofrece su superficie cuando refleja la luz.
Vítreo: Recuerda el brillo del vidrio, como el cuarzo.
Metálico: Tiene el brillo de un metal, como la pirita.
Adamantino: Presenta el reflejo fuerte y brillante del diamante, como la cerusita.
Resinoso: Tiene el brillo de la resina, como el azufre.
LA REFRINGENCIA
Es la capacidad de los minerales transparentes de cambiar la dirección de un rayo de luz que los atraviese.
Los minerales son monorrefringentes, cuando la luz presenta una refracción sencilla, es decir, se prolonga su
través a la misma velocidad en todas las direcciones. Siempre ves doble.
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Los minerales son birrefringentes, si la luz cambia su velocidad de propagación en función de los ejes
cristalográficos. En este caso, el rayo incidente se desdobla en otras dos. Hay dos tipos:
Los minerales uniáxicos, que presentan una dirección especial en la que se comportan como
monorrefringentes.
Los biáxicos, que presentan dos direcciones en las que se comportan como monorrefringentes.
LA LUMINISCENCIA
Es la capacidad de algunos minerales de emitir luz.
La fluorescencia es la luminiscencia que se produce mientras un mineral es expuesto a los rayos X o a rayos
ultravioleta.
Si la luminiscencia persiste después de la exposición se habla de fosforescencia.
La termoluminiscencia es la capacidad de emitir luz, que presentan ciertos minerales al ser calentados, como
la fluorita.
La triboluminiscencia es la capacidad de ciertos minerales de emitir luz al ser molidos, rayados o sometidos a
torsión, como la lepidolita.
LAS PROPIEDADES ELÉCTRICAS
LA CONDUCTIVIDAD
La conductividad eléctrica que presentan los minerales depende del carácter metálico del enlace entre sus
átomos
Los minerales que presentan enlace metálico, como el cobre, conducen muy bien la electricidad.
Si los átomos están unidos por enlaces con un cierto carácter metálico, son semiconductores, como por
ejemplo la galena.
En los minerales con enlace covalente, como el diamante, son no conductores. Son también no conductores
los compuestos iónicos como el yeso y la fluorita.
LA PIEZOELECTRICIDAD
Es la capacidad de un mineral de producir un flujo de electrones ( una corriente eléctrica) cuando es sometido
a una variación de temperatu8ra, un ejemplo es la turmalina.
LAS PROPIEDADES MAGNÉTICAS
Las propiedades magnéticas de un mineral, dependen del movimiento de sus partículas.
Son compuestos:
Diamagnéticos: son aquellos poco o nada susceptibles de detectar un campo magnético, como el oro, plomo,
cobre, agua.
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Paramagnéticos: los que poseen breves intermedios de magnetismo, como el cromo, manganeso, platino y
aluminio.
Ferromagnéticos: que poseen valores altos de magnetismo, muy susceptibles de detectar campos magnéticos,
como el hierro, cobalto y níquel.
Diamagnéticos y paramagnéticos: tienen las propiedades muy débiles y por lo tanto se consideran no
magnéticos.
LA CLASIFICACIÓN DE LOS MINERALES
La clasificación de los minerales se basa en dos criterios:
El grupo aniónico dominante en su composición química.
Consideraciones estructurales.
Elementos nativos: minerales formados por un solo elemento químico. Ejemplo cobre, oro, plata, azufre,
diamante, grafito y platino.
Haluros: minerales que presentan aniones de átomos del grupo VIVb, como fluoruros y cloruros, bromuros,
yoduros, como: Halita, fluorita y silvina.
Sulfuros: minerales que presentan aniones del tipo VIb, como sulfuros, arseniuros, y teluros, como la galena,
pirita, cinabrio, y rejalgar.
Sulfosales: minerales compuestos por plata, cobre cinc o plomo en combinación con azufre y antimonio,
azufre y arsénico o azufre y bismuto. Ejemplos: enargita y proustita.
Óxidos e hidróxidos: minerales que presentan oxígeno o el grupo hidroxilo en el caso de los hidróxidos.
Ejemplos; el corindón casiterita y goetita.
Carbonatos: minerales con el anión carbonato, como la calcita y la azurita.
Nitratos: minerales con el anión nitrato (NO3 −.)Ejemplos: nitratina y nitro.
Boratos: minerales con el anión borato (BO33−.) Ejemplos: bórax.
Fosfatos: minerales con el anión fosfato (PO43−.) Ejemplos: apatito, en este grupo, también se incluyen, a los
arseniatos, y los vanadatos.
Sulfatos: minerales con el anión (SO4=.) Ejemplos: yeso, en este grupo, también se incluye los cromatos
(CO42−.)
Wolframatos: minerales con el anión wolframato (WO4=.) Ejemplos wolframita, en este grupo se incluye a
los molibdaos (WoO44−.)
Silicatos: minerales con el anión silicato (SiO44−.) Todos tiene como estructura base un tetraedro con un
átomo de silicio en el centro rodeado de cuatro oxígenos.
Nesosilicatos: presentan tetraedros independientes, cuya fórmula unitaria es (SiO4)4− . ejemplos: olivino
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Sorosilicatos: presentan pares tetraedros que comparten un átomo de oxígeno. Ejemplos: epidota
Ciclosilicatos
Inosilicatos
Piroxeno: cadenas simples cuya fórmula unitaria es (SiO3)2 . Ejemplos: augita
Anfíboles: cadenas dobles cuya fórmula unitaria es (Si4O11) 6− . Ejemplo: tremolita
Filosilicatos: los tetraedros se asocian compartiendo átomos de oxígeno, y forman láminas. Ejemplo: talco
Tectosilicatos: los tetraedros comparten átomos de oxígeno y forman una red cristalina. Ejemplo: cuarzo y
ortosa.
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anfíboles
piroxenos
ciclosilicatos
SOROSILICATOS
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