MineralogíaPrimera parte:Cristalografía

Cristalografía

Cristalografía

• Átomos ordenados

• Enlaces

• Formación de cristales

• La corteza terrestre está hecha de minerales

• En los minerales los átomos están ordenados

• La corteza terrestre esta formada por fragmentos de materia (cristales) en los que los átomos están ordenados de la misma manera

Átomos ordenados

• Iónico

• Covalente

• Metálico

• Enlace molecular

Enlaces

• La formación del enlace exige que los átomos se sitúen a la distancia de enlace

• Esto obliga a que adopten distribuciones regulares, buscando las:- más compactas- más simétricas- más interconectadas

• Estas distribuciones siguen las reglas de Pauling

Formación de cristales

Hipótesis en las que se basan:

• Los sólidos cristalinos se comportan como iónicos

• Los iones se comportan como esferas cargadas incompresibles y no polarizadas

Reglas de Pauling

• 1. Coordinación:

Alrededor de los cationes se colocan los aniones, en una distribución poliedrica con tantos vértices como aniones quepan alrededor del catión

1ª Regla de Pauling

Índices de coordinación

2 3 4 6 8 12

0.732-1.000 1.000 0.414-0.732 0.225-0.414 0.155-0.225

Índice deCoordinación

Poliedro deCoordinación

Rango de Rc/Ra

Ejemplo 1: NaCl

NaClRNa = 0.96 ÅRCl = 1.83 Å

RNa/RCl = 0.5

Ejemplo 1: NaCl

NaClRNa = 0.96 ÅRCl = 1.83 Å

RNa/RCl = 0.5

Ejemplo 1: NaCl

NaClRNa = 0.96 ÅRCl = 1.83 Å

RNa/RCl = 0.5

Ejemplo 2: CaCl₂

CaCl₂RCa = 0.98 ÅRCl = 1.83 Å

RCa/RCl = 0.5

Ejemplo 2: CaCl₂

CaCl₂RCa = 0.98 ÅRCl = 1.83 Å

RCa/RCl = 0.5

Ejemplo 2: CaCl₂

CaCl₂RCa = 0.98 ÅRCl = 1.83 Å

RCa/RCl = 0.5

Ejemplo 2: CaCl₂

CaCl₂RCa = 0.98 ÅRCl = 1.83 Å

RCa/RCl = 0.5

• 2. La estabilidad es mayor si en cada anión se compensan sus cargas negativas con los cationes que le rodean

2ª Regla de Pauling

Valencia electrostatica e.v. = valencia/CN

• 3. Compartir aristas y caras entre poliedros adyacentes hace que la estabilidad se reduzca

3ª Regla de Pauling

• Principio de parsimonia: en un cristal, el número de posiciones diferentes de un ión tiende a ser pequeño, aunque la fórmula y la estructura sean complejas

4ª Regla de Pauling

Ca2Mg5 [Si8O22(OH)2]

• La estabilidad del mineral depende de la viabilidad de su estructura cristalina.

• No todos los compuestos químicos pueden aparecer como minerales importantes.

Estabilidad de las estructuras

• Cationes con tamaños similares (normalmente hasta 15% de diferencia) que tengan el mismo índice de coordinación con el anión podrán sustituirse en las estructuras

Sustitución Isomorfa

Sustitución Isomorfa en los silicatos

Coordinación Catión Radio Å Rc/Ro

4 SiAl

0.390.51

0.2780.364

6

AlFe (III)

MgTi

Fe (II)Mn (II)

0.510.640.660.680.740.80

0.3640.4560.4700.4850.5270.570

8 NaCa

0.970.99

0.6910.706

12KBaRb

1.331.341.47

0.9480.9551.048

Coordinación en los minerales metálicos

Coordinación 8

Coordinación 12

Coordinación compacta índice 12Hexagonal

Cúbica

Los granos de arena

• Los granos de arena redondeados y de tamaño similar tienden también a distribuciones compactas

• Alterar la distribución sólo puede llevar a aumentar el volumen, porque ya es de la máxima compacidad