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CONTEN

IDOS

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La mineraloga

La mineraloga es una ciencia extensa y compleja, muy relacionada con la qumica y la geologa, que estudia laestructura, composicin y transformacin de la materia slida inorgnica cristalina encontrada en forma naturalen la bisfera . En la naturaleza, el cobre se encuentra asociado a otros minerales y para obtenerlo es necesariosepararlo a travs de un trabajo conocido como proceso productivo del cobre, donde la mineraloga cumple un

rol de importancia indiscutible.

Mineral

Una sustancia mineral es una sustancia qumicaformada por uno o ms elementos. Cadasustancia tiene una frmula qumica, que expresacuantitativamente su composicin. Es una sustancianatural y homognea, de origen inorgnico, conuna composicin qumica denida y propiedadescaractersticas, y que tiene, generalmente, unaestructura cristalina.

Naturales

Los minerales no son producidos articialmente en

el laboratorio, ms bien se encuentran en formaespontnea en el ambiente.

Homognea

Un mineral es una sustancia pura (elemento o com-

puesto qumico). Las rocas son una mezcla hetero-gnea ya que estas son un conjunto de minerales.El cobre, en la naturaleza, podemos encontrarloasociado a diferentes elementos, conformandocompuestos qumicos. Si la fuente de cobre se en-cuentra cerca de la supercie y en contacto con la

atmsfera, se oxida por el oxgeno del aire forman-do CuO (xido de cobre). Si la fuente de cobre seencuentra bajo tierra, generalmente lo encontramosasociado al azufre, conformando el CuSO4(sulfatode cobre).

Cristalina

En una estructura cristalina los tomos o molculasde la sustancia tienen un ordenamiento geomtricoconstante en el espacio. Si, por el contrario, nose observa una disposicin peridica y ordenadade las entidades, se dice que la sustancia no est

cristalizada o que es amorfa. Ejemplos de mineralesde estructura amorfa son las rocas volcnicas y elvidrio.

Cristal Amorfo

Ley

La ley se reere al grado de pureza en que se

encuentra la especie mineral en la roca de unyacimiento.

La ley de cobre expresa el porcentaje de cobreque encierra una determinada muestra. Cuando sehabla de una ley del 1% signica que en cada 100

kilogramos de roca mineralizada hay 1 kilogramo decobre puro.

MINERALOGA

estudia la

Materia slida

Ley

del tipo

Mineral

cuyas caractersticas son

Naturales Inorgnicas Homogneas Cristalinasu grado de pureza se expresa por

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APLICAC

IN

PRCTICA

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Construyendo minerales y calculando su ley

En esta oportunidad aprenders a construir modelos tridimensionales de minerales y a calcular la ley de algunosde sus elementos.

Materiales (lo que necesitas)

1. Bolitas de plasticina de diferentes colores.

2. Palos de fsforos o mondadientes.

3. Calculadora.

4. Cuaderno.

5. Lpiz.

Procedimiento (lo que debes hacer)

1. Construye un slido cristalino (mineral) compuesto por tres elementos.

2. Arma bolitas de plasticina de tres colores diferentes, uno para cada elemento. Cada una de las bolitasrepresenta un tomo del elemento.

3. Une estas esferas con los palos de fsforos o los mondadientes, cuidando de que los tomos de los elementos(esferas de color) estn a una misma distancia unos de otros, ya que se trata de slidos cristalinos.

4. Deja uno de los tres elementos en una cantidad distinta (mayor o menor) con respecto a los otros doselementos.

5. Intercambia tu modelo tridimensional con un (a) compaero (a).

Preguntas

1. Calcula el porcentaje de abundancia de cada elemento, tomando como referencia el 100% como el nmero

total de esferas (tomos).

2. Confecciona una tabla que resuma tus resultados.

3. Concluye la ley de cada elemento, en el modelo que has intercambiado. Puedes seguir el siguiente ejemplo.

Ejemplo:El modelo de Ana Mara posee 20 esferas, de las cuales 6 son rojas.

Entonces:

Por lo tanto:el elemento rojo posee una ley del 30%.

4. A partir de este ejercicio, qu conclusin extraes acerca de la utilidad de calcular la ley del cobre en losminerales?

5. A partir de tus conocimientos sobre el concepto de ley, qu signica que en la mina de Chuquicamata se

extrajo una muestra mineral de CuO (xido de cobre) cuya ley es del 10,5 %?

100%=

20X =

100% x 6x = 30%

X 6 20

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PARA

EL

DOCENTE

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Sector : Ciencia.

Subsector :Qumica.

Nivel : 1er ao de Educacin Media (NM1).

Descripcin general

La informacin entregada en el texto La mineraloga se reere al concepto de slidos cristalinos, abordandosu estructura y organizacin atmica - molecular. Esta instancia se vincula para aplicar el concepto de ley

(pureza de materiales slidos) al momento de tratar la unidad de Suelos y/o Los Materiales.

Este contenido se relaciona con el proceso productivo del cobre en su etapa de exploracin geolgica yde extraccin, ya que el cientco a cargo (gelogo) encontrar muestras de fuente de cobre en forma de

slidos cristalinos (minerales) en diferentes grados de pureza.

Se ofrece una actividad prctica que favorece la representacin mental del estudiante acerca de losconceptos de cristal, celdas unitarias y organizacin atmica geomtrica, como tambin facilita el

aprendizaje del concepto de ley a travs de su aplicacin concreta.

Aprendizajes posibles

Denir y distinguir elconcepto de mineral.

Comparar slidoscristalinos y amorfos.

Caracterizar laspropiedades de loscristales.

Relacionar cristales con losminerales de cobre.

Denir ley. Relacionar la pureza delcobre con la ley de cobre.

Extraer conclusiones dedatos de ley de cobre.

Calcular el grado de pureza(ley) de un mineral.

Otras oportunidades

de aprendizaje

Denir y describir celdasunitarias.

Visualizar los siete tipos deceldas unitarias.

Explicar las propiedadesmacroscpicas del cobrea partir de su fundamentoatmico.

Identicar minerales decobre.

Criterios de evaluacin

1. Dene mineral.

2. Distingue entre mineral yrocas mineralizadas.

3. Reconoce slidoscristalinos y amorfos.

4. Explica caractersticas delos cristales.

5. Comprende el concepto deley de mineral.

6. Extrae conclusiones dedatos de ley.

7. Calcula el grado de pureza(ley) de un mineral.

Objetivos

fundamentales

Distinguir las propiedadesfsicas y qumicas de distintosmateriales y conocer lasmodicaciones y lmites en

las que ellas pueden variar. Realizar mediciones exactas

y precisas a travs deactividades experimentales yapreciar su importancia parael desarrollo de la ciencia.

Conceptos claves

Minerales. Cristales. Elementos y

compuestos. Ley.

Contenidos

Suelos:Mineraloga.

Objetivos

transversales

Exponer ideas, opiniones,convicciones, sentimientosy experiencias de maneracoherente y fundamentada.

Resolver problemas a travsdel uso de herramientas yprocedimientos basados en unaactitud reexiva y metdica.

Analizar, interpretar y sintetizarinformacin y conocimientos.

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PARA

EL

DOCENTE

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Evaluacin Formativa

Nombre:

Curso: Fecha:

1. Dene mineral con tus propias palabras.

2. Realiza una tabla comparativa entre slidos cristalinos y amorfos. Para ello usa el criterio estructura,sealando tres caractersticas.

3. Qu relacin hay entre slidos cristalinos y minerales de cobre?

4. En una muestra de 5 kilos de mineral, 1,5 kilos corresponden a cobre. Cul es la ley de cobre para estamuestra? Qu signica este valor?

5. En qu formas podemos encontrar el cobre en la naturaleza? Seala tres ejemplos.

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MATERIALCOMPLEMEN

TARIO

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Minerales: slidos cristalinos

Caractersticas

1. Los minerales son materiales slidos cuyos tomosse disponen en el espacio segn una estructura

precisa, ordenada y peridica.

2. La mayor parte de los materiales slidos existentesen la Tierra son cristales. Las excepcionesobedecen a slidos amorfos donde encontramosa las piedras volcnicas, el vidrio, el plstico, entreotros; y aunque son slidos no tienen la estructuramicroscpica ordenada y peridica tpica de loscristales.

3. Los cristales estn constituidos por una unidadfundamental denominada celda elemental ounitaria, que se repite indenidamente en las tres

direcciones del espacio.

Existen siete tipos de celdas elementales:

i. Cbica.

ii. Tetragonal.iii. Hexagonal.iv. Rombodrico.

v. Ortormbico.

vi. Monoclnico.

vii. Triclnico.

Cmo diferenciar el tipo de celdas?

El criterio para diferenciar los distintos tipos deceldas se basa en el intervalo de magnitud de losngulos de enlace y la distancia entre los tomos(aristas de la celda unitaria).

4. La repeticin de esta celda elemental da origen auna estructura geomtrica, conocida como retculoo red cristalina, que determina gran parte de lascaractersticas del cristal.

5. Las caractersticas macroscpicas de los cristalesson muy variadas. Hay cristales dursimos, otros

son blandos y frgiles; algunos son transparentes,otros opacos; hay cristales conductores decorriente elctrica y otros aislantes.

6. Los slidos cristalinos funden a una temperaturaprecisa, mientras que el punto de fusin paraslidos amorfos puede variar en intervalo limitadode temperatura.

7. Una clasicacin de los cristales, aunque norigurosa, se puede establecer tomando como baseel enlace qumico predominante en su estructura.

As encontramos enlaces de hidrgeno, inicos,covalente, metlicos y fuerzas de Van der Waals.

8. Los que poseen enlaces metlicos son muyimportantes. Las caractersticas del brillo, laductibilidad, la resistencia mecnica, la conduccindel calor y la corriente elctrica son debidas asu estructura microscpica y al enlace de tipometlico, el que slo se da al interior de este tipode materiales.

El cobre como slido cristalino

El cobre se encuentra en la naturaleza, libre o asociadocon otros elementos, formando cristales. En el ltimo

caso, la asociacin corresponde a xidos, sulfatosy sulfuros. Caractersticas fsicas del cobre talescomo ser buen conductor del calor y la electricidad,su ductibilidad y resistencia mecnica son debidas aque los tomos establecen enlaces del tipo metlicoentre ellos.

La estructura cristalina del cobrelibre corresponde a la celdaunitaria del tipo cbica centrada

en las caras. Los tomos de cobrese encuentran colocados en losvrtices de un cubo as como enel centro de cada una de las carasque forman el cubo. La longitud del cubo es de 3.61

. Este arreglo se repite con la misma orientacin a lolargo de todo el cristal. La estructura cbica centrada

en las caras es caracterstica de muchos metalescomo el nquel (3.52 ), aluminio (4.04 ), oro (4.07

), plomo (4.94 ) y platino (3.92 ), por ejemplo.