Transcript of ¿Qué es un mineral? - Ingemmet€¦ · P: En estas fotos, por ejemplo, vemos a la izquierda un...
Mineralogía
Capas de orbitales de electrones
Núcleo (protones y neutrones)X
Y
Elemento A
Elemento B
Elemento C
Moderador
Notas de la presentación
H: Pá, ¿el oro es un elemento o un mineral? P: El oro es elemento y también es mineral ¿Sabes tú cuál es la diferencia entre elemento químico y mineral? H: No ¿Cuál es? P: Un elemento químico es un tipo de materia constituida por átomos de la misma naturaleza, unidos o disociados, mientras que minerales son compuestos químicos formados por enlaces de átomos del mismo o de diferentes elementos. H: ¿Qué son átomos de la misma naturaleza? P: Son átomos que tienen cada uno la misma cantidad de protones en sus núcleos. Los átomos individuales constituyen la mínima cantidad del elemento, conservan sus propiedades y no pueden ser subdivididos por medios químicos. Los átomos están constituidos por un núcleo formado por protones y neutrones y electrones que giran en torno a él. En el núcleo se concentra la mayor parte de la masa y en las capas de orbitales de electrones la mayor parte del volumen del átomo (X) En el dibujo se representan átomos de diferentes elementos (Y). H: ¿Y de qué tamaño son los átomos? P: Los átomos son de tamaños variables entre unidades a centenas de picómetros, o sea dimensiones del orden de las millonésimas partes de un milímetro. H: Esto el ojo humano no lo puede ver. P: Efectivamente, el hombre puede ver a los elementos químicos solo cuando están presentes en grandes cantidades.
Elemento químico
Materia constituida por átomos cuyos núcleos tienen el mismo número de protones.Ejemplos: H, N, O,
Na, Mg, Cl, Ca
Cámara con agua con diferentes elementos químicos disociados
Moderador
Notas de la presentación
P: Veamos el siguiente ejemplo: En este dibujo se representa una cámara que contiene agua y vapor con una serie de elementos disociados en ellos. Los elementos han sido representados por esferas de colores exagerando tremendamente sus dimensiones.
Elemento químico
Materia constituida por átomos cuyos núcleos tienen el mismo número de protones.Ejemplos: H, N, O,
Na, Mg, Cl, Ca
Moderador
Notas de la presentación
P: Si calentamos la cámara el líquido se empezará a evaporar, disminuirá la cantidad de agua líquida y aumentará la concentración de los elementos disueltos en ella.
Ordenamiento de elementos o moléculas con disposición tridimensional específica y repetición de la molécula elemental a distancias especí-ficas en direcciones específicas.
Moderador
Notas de la presentación
P: Y si continúan las mismas condiciones, las moléculas se unirán formando arreglos tridimensionales ordenados conocidos como minerales. Cada especie mineral tiene una estructura interna característica; es decir, que la forma como se unen sus elementos constituyentes es única para cada especie mineral. Dicho ordenamiento molecular se observa sólo con instrumentos.
La forma externa de los cristales depende también de las condiciones de formación en el yacimiento.
Cada especie mineral presenta una estructura interna propia, característica de esa especie, la cual se puede manifestar o no en formas externas.
Moderador
Notas de la presentación
P: Mientras que las formas externas, las que podemos ver a simple vista, no depende sólo del ordenamiento interno sino también de las condiciones físicas del medio de formación. Así, en algunos casos se formarán cristales con formas externas prominentes y en otros los cristales tendrán formas externas mal desarrolladas o irregulares.
Moderador
Notas de la presentación
P: En estas fotos, por ejemplo, vemos a la izquierda un cristal de halita muy bien desarrollado y a la derecha una gran cantidad de pequeños cristales del mismo mineral pero en los que no se han desarrollado bien las formas externa. Ambos son de la misma especia mineral: halita, esto es cloruro de sodio o sal común, la misma que utilizamos diariamente en nuestros alimentos. Ambos tienen exactamente el mismo ordenamiento molecular, pero en los de la izquierda las condiciones de formación no permitieron el desarrollo de sus formas externas.
Formación de moléculas ý minerales
Cambios de temperatura o concentración o grado de acidez (pH) o potencial redox
o presión
Agua con diversos elementos químicos
disueltos
Cambio en las condiciones
físicas del medio
Moderador
Notas de la presentación
H: ¿Y cuáles son esas condiciones de formación? P: Bueno, hemos visto el ejemplo de formación de minerales por concentración de sus componentes en agua. Esta no es la única manera en que se forman minerales; existen especies que se pueden formar por cambios en la temperatura o en la presión o en el grado de acidez o en el potencial redox del medio. Todas estas, sumadas al espacio disponible para la formación de los minerales y a la velocidad en que se producen los cambios, constituyen las condiciones de formación.
EvaporaciónConcentración de Na, Mg, ClFormación de sales
Depósito de epsomita (sulfato de magnesio)
Moderador
Notas de la presentación
H: ¿Y cómo ocurre eso en la naturaleza? P: De muchas maneras, veamos algunos ejemplos. En la foto superior vemos una porción de agua marina separada parcialmente del mar abierto por una barra de arena. El efecto de la evaporación es mayor en la porción pequeña; allí los elementos sodio, magnesio, cloro se concentrarán y empezarán a formar sales como las eflorescencias blancas que vemos en la orilla. El agua puede incluso llegar a desaparecer quedando el depósito o yacimiento de las sales que se han formado durante la evaporación.
Al salir de las rocas se produce la cristalización de minerales
Filtraciones en las paredes de una cueva
Moderador
Notas de la presentación
P: En este otro ejemplo vemos que por las fracturas de la roca filtran soluciones acuosas, cuando el agua sale de la roca encontrará condiciones físicas diferentes y se formarán minerales.
Calcantita(sulfato de cobre)
Calcita(carbonato de calcio)
Moderador
Notas de la presentación
P: Como estas hermosas estalactitas y estalagmitas. H: ¿Estalactitas? ¿qué es eso? P: Estalactitas son estructuras puntiagudas que se forman por la precipitación de minerales a partir del agua que gotea del techo de las cuevas y estalagmitas son estructuras de punta algo redondeada que se forma por precipitación de minerales a partir del agua que cae en el piso de las cuevas.
Moderador
Notas de la presentación
P: Similarmente en este otro ejemplo: Vapores volcánicos escapan por las fracturas de la roca y cuando llegan a superficie encuentran condiciones físicas diferentes que generan la formación del mineral azufre.
P: En este gráfico vemos la representación de una cámara magmática a gran profundidad en el subsuelo (X). Conforme él magma se enfría se van formando diversos minerales que en conjunto constituyen una roca ígnea (Y). H: ¿Cuánto demoran en formarse los minerales? P: Dependiendo de la especie mineral y del ambiente de formación esto varía entre unidades a miles o millones de años.
Moderador
Notas de la presentación
P: Y así como los cambios de las condiciones físicas permiten la formación de minerales, también pueden generar la desintegración de los mismos. En este ejemplo se representa una roca con finas diseminaciones de minerales metálicos cerca de superficie…
Moderador
Notas de la presentación
P: Por efectos de las filtraciones del agua superficial los minerales se oxidan y luego se descomponen; sus elementos químicos constituyentes pasan a formar parte de la solución y filtran a mayor profundidad.
Moderador
Notas de la presentación
P: En zonas donde las nuevas condiciones físicas, digamos el cambio del grado de acidez, provoque la nueva formación de minerales, estos se formarán originando así un yacimiento de minerales metálicos.
Moderador
Notas de la presentación
P: En profundidad tenemos entonces un yacimiento metálico y en superficie rocas oxidadas, reconocibles por sus colores rojizos. De ello se valen los exploradores para descubrir yacimientos.
¿Qué es un mineral?
Mineral es un compuesto- natural,- inorgánico,- sólido,- con composición química
mas o menos definida,- propiedades físico químicas
aproximadamente constantes,- estructura interna característica.
Moderador
Notas de la presentación
H: Entonces los minerales forman rocas y forman yacimientos. P: Si, y en los próximos capítulos hablaremos de ellos. Por ahora concentrémonos en los minerales. Los minerales son entonces compuestos naturales, inorgánicos, sólidos, con aproximadamente la misma composición química en cada uno de sus puntos, propiedades físico-químicas aproximadamente constantes y estructura interna característica.
Formación de los minerales
- Soluciones sobresaturadas- Enfriamiento de fusiones- Enfriamiento de vapores
Moderador
Notas de la presentación
H: ¿En que sitios se forman los minerales? P: Los ambientes de formación son variados y en general se dan donde hay soluciones sobresaturadas o fusiones que se están enfriando.
Al cambiar la temperatura, presión y concentración los átomos se agrupan con una disposición ordenada, característica del estado cristalino.
Cambios en condiciones físico-químicas(temperatura, presión, concentración)
Formación de molécula
(según afinidad, radio iónico, carga, enlaces)Desarrollo del embrión
Agrupación de moléculas iguales
en direcciones preferencialesDesarrollo del cristal
Moderador
Notas de la presentación
P: Los cambios de las condiciones físicas que se producen en la naturaleza provocan la formación de moléculas y, con ello, la formación de embriones de minerales. De continuar las mismas condiciones las moléculas se unirán ordenadamente formando los minerales.
Moderador
Notas de la presentación
P: Las formas como se ordenan las moléculas se caracterizan por los ángulos entre las direcciones de crecimiento y las distancias a las que se apilan las moléculas en cada una de esas direcciones. Todo ello determina los siete sistemas cristalinos de los minerales: Cúbico, tetragonal, hexagonal, trigonal, rómbico, monoclínico y triclínico. Veamos algunos ejemplos.
Sistema cúbico: cubos de pirita
Colección Universidad Nacional de Ingeniería
Moderador
Notas de la presentación
Cristales de pirita con formas de cubo. La muestra fue tomada del yacimiento de Cuajone.
Sistema cúbico: octaedros de magnetita
Colección Universidad Nacional de Ingeniería
Moderador
Notas de la presentación
Cristales de magnetita con formas de octaedros
Sistema tetragonal: prismas de casiterita
Colección Universidad Nacional de Ingeniería
Moderador
Notas de la presentación
Cristales maclados de casiterita.
Sistema hexagonal:
prisma piramidal de
cuarzo
Colección Universidad Nacional de Ingeniería
Moderador
Notas de la presentación
Hermoso cristal de cuarzo con forma de prisma y extremo piramidal
Sistema Rómbico:
cristales tabulares de
baritina
Colección Universidad Nacional de Ingeniería
Moderador
Notas de la presentación
Cristales tabulares de baritina
Sistema monoclínico:
cristales tabulares de yeso, maclados
en forma de cola de golondrina
Colección Universidad Nacional de Ingeniería
Moderador
Notas de la presentación
Cristales tabulares de yeso, maclados en forma de cola de golondrina
Sistema triclínico y monoclínico:cristales prismáticos cortos de
microclina (amazonita) y ortosa
Colección Universidad Nacional de Ingeniería
Moderador
Notas de la presentación
Cristales prismáticos cortos de microclina a la izquierda y ortosa a la derecha.
Clases: Elementos nativos NitratosSulfuros BoratosSulfosales FosfatosOxido e Hidróxidos SulfatosHaluros WolframatosCarbonatos Silicatos
Moderador
Notas de la presentación
H: Guau, que bravo! ¿Cómo haces para clasificar y reconocer tantos minerales? P: Existen mas de 3000 especies de minerales y para clasificarlas existe un sistema basado en la composición y forma de las moléculas. Según esta clasificación cristaloquímica, las clases constituyen las mayores agrupaciones del reino mineral y las especies a las menores.
P: Veamos estos dos ejemplos: La especie pirita pertenece al grupo AX2 y a la clase sulfuros. La especie microclina pertenece a la serie feldespatos potásicos, al grupo de los feldespatos, a la subclase tectosilicatos de la clase silicatos. Además la microclina presenta una variedad de color verde denominada amazonita. P: Los minerales de cada clase presentan una serie de propiedades genéricas comunes y las especies presentan un conjunto de propiedades más definidas. H: Ya sé! Determinando las propiedades se puede identificar a las especies? P: Exacto! Cuando un geólogo ve un mineral, antes de decir su nombre primero evalúa sus propiedades y con ello lo identifica.
• Propiedades morfológicasMorfología del individuo, del conjunto
• Propiedades ópticasColor, brillo, color de la raya
• Propiedades mecánicasClivaje, fractura, dureza de Mohs
Propiedades de los minerales
Moderador
Notas de la presentación
H: ¿Y cuáles son esas propiedades? P: Las propiedades de los minerales son su morfología externa, el color, el brillo, el color de la raya o, lo que es lo mismo, el color del polvo fino del mineral, su clivaje, fractura y dureza. Veamos algunos ejemplos:
Cobre Nativo
Moderador
Notas de la presentación
Cobre Nativo con formas externas laminar y ganchuda.
Baritina
Moderador
Notas de la presentación
Cristales tabulares de baritina
Halita
Moderador
Notas de la presentación
Cristales cúbicos esqueléticos de halita
Cuarzo-Baritina
Moderador
Notas de la presentación
Cristales prismáticos de cuarzo intercrecidos con finos cristales tabulares de baritina
Baritina-Estibnita
Moderador
Notas de la presentación
Cristales prismáticos de estibnita
Enargita
Moderador
Notas de la presentación
Cristales prismáticos de enargita
Jamesonita
Moderador
Notas de la presentación
Finísimos cristales aciculares de jamesonita
Jamesonita
Calcita
Moderador
Notas de la presentación
Cristales fibrosos de calcita
Pirolusita
Moderador
Notas de la presentación
Cristales dendríticos de pirolusita
Calcita
Moderador
Notas de la presentación
Parte de una estalactita de calcita
Marcasita
Moderador
Notas de la presentación
Agregado botroidal de marcasita
Rodonita
Moderador
Notas de la presentación
Agregado masivo de rodonita
Calcopirita-Arsenopirita
Moderador
Notas de la presentación
Bandas masivas de calcopirita con diseminaciones de arsenopirita
Esfalerita
Moderador
Notas de la presentación
Alternancia de bandas de calcita blanca con esfalerita
Biotita
Moderador
Notas de la presentación
Agregado hojoso de biotita
Galena(Clivaje cúbico)
Moderador
Notas de la presentación
Galena mostrando su brillo metálico y su clivaje.
Pirita(Brillo metálico)
Moderador
Notas de la presentación
Brillo metálico de la pirita
Calcita(Brillo vítreo,
Clivaje trigonal)
Moderador
Notas de la presentación
Brillo vítreo de la calcita
Obsidiana(Brillo vítreo,
fractura concoidal)
Moderador
Notas de la presentación
Brillo vítreo de la obsidiana
Halita(Brillo cereo)
Moderador
Notas de la presentación
Brillo de la halita parecido al de la cera.
Azufre Nativo(Brillo aceitoso)
Moderador
Notas de la presentación
Brillo aceitoso del azufre
Esfalerita(Brillo resinoso)
Moderador
Notas de la presentación
Cristales de esfalerita mostrando el brillo resinoso
Limonitas(Brillo mate)
Moderador
Notas de la presentación
Brillo mate de las limonitas
Cinabrio, galena, oropimente(Color de la raya)
Moderador
Notas de la presentación
Color de la raya del cinabrio, galena y oropimente
Azurita(Color de la raya)
Moderador
Notas de la presentación
Color de la raya de la azurita
Dureza de MohsResistencia que ofrece la superficie lisa de unmineral a ser rayada.
Dureza media5 Apatito 5.5 Cortapluma, vidrio6 Ortosa 6.5 Lima de acero7 Cuarzo 7 Cuarzo
Dureza alta8 Topacio9 Corindón10 Diamante
Moderador
Notas de la presentación
Escala de dureza de Mohs
Cuarzo y calcita(Dureza de Mohs)
Moderador
Notas de la presentación
El clavo de acero tiene una dureza de 6.5. Puede rayar fácilmente a la calcita pero no puede rayar al cuarzo.
¿Por qué son importantes los minerales?
- Materia para obtención de metalesOro, plata, cobre, plomo, zinc, estaño
Moderador
Notas de la presentación
H: ¿Y para qué nos sirven los minerales? P: Los minerales son importantes por varias razones. Una de ellas es la obtención de metales de interés económico para el hombre
Oro Nativo (Au)
OroElectrum (Au,Ag)
Moderador
Notas de la presentación
P: Por ejemplo para obtener oro se explotan los minerales oro nativo, electrum y otros minerales menos conocidos como la calaverita, silvanita y petzita.
Cobre Nativo (Cu)
Cobre
Calcopirita (CuFeS2)
Bornita (Cu5FeS4)
Moderador
Notas de la presentación
P: Para obtener el cobre se explotan los minerales cobre nativo, calcopirita, bornita, covelita, calcosita, tetraedrita, malaquita, etc.
Plata Nativa (Ag)
PlataGalena
argentífera (Pb,Ag)S
Pirargirita (Ag3SbS3)
Moderador
Notas de la presentación
P: Para obtener la plata se explotan plata nativa, galena argentífera, pirargirita, proustita, acantita, tenorita
¿Por qué son importantes los minerales?
- Como gemasDiamante, rubí, esmeralda, aguamarina, zafiro
Moderador
Notas de la presentación
P: También son importantes porque muchos de ellos son empleados como gemas.
¿Por qué son importantes los minerales?
- Materia prima para uso en diferentes industriasHematita, baritina → Industria del papelCuarzo → Industria del vidrioFeldespatos, micas, arcillas → RefractariosCuarzo, granates, corindón → Abrasivos