INFORME PRÁCTICA No. 4PROPIEDADES QUÍIMICAS DE LOS MINERALES

JUAN SEBASTIAN CAMPOS PÉREZ 2010296974HENRY A. NORZA 2010297431

Presentado a:ROBERTO VARGAS CUERVO

Laboratorio de Geología General

UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANAFACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE PETRÓLEOSNEIVA, 2 de OCTUBRE del 2012

INTRODUCCIÓN

Por definición, los minerales son cuerpos sólidos, cuyos elementos químicos están dispuestos en el espacio en filas ordenadas. Los minerales tienen un punto de fusión fijo, una densidad constante, forman figuras geométricas denominadas cristales y tienen características pertenecientes a sólidos. Por lo tanto, como hemos supuesto desde un principio, los líquidos no son minerales, a excepción del mercurio que es un elemento nativo.

En esta práctica relacionamos las propiedades químicas de los minerales con sus propiedades físicas, por ejemplo, llegamos a la conclusión que la galena (PbS) es un sulfuro de plomo y es característica por su elevado peso específico, químicamente hablando se dice que esto es debido al gran peso atómico del átomo de Plomo (Pb) y que a pesar del gran parecido físico con el oligisto químicamente son muy distintos y es debido a ejemplos como este en donde hay dos minerales parecidos físicamente pero distintos químicamente que el estudio de las propiedades químicas son de una gran importancia para la identificación de estos.

OBJETIVOS

Aprender a reconocer minerales a partir de sus propiedades químicas.

Saber que a pesar de los grandes parecidos físicos de varios minerales sus propiedades químicas difieren en gran forma.

Conocer las propiedades químicas de los minerales y relacionarlas con sus propiedades físicas.

Conocer las diferentes aplicaciones a nuestra carrera que nos puede dar el conocimiento de los minerales a través de sus propiedades químicas, aún más en los filosilicatos (arcillas).

PROCEDIMIENTO

En nuestra practica de clasificación químicas de los minerales, observamos las diferentes clasificaciones químicas como los elementos nativos, sulfuros, óxidos, haluros, sulfatos, fosfatos y silicatos (nesosilicatos, sorosilicatos, inosilicatos, filosilicatos, tectosilicatos y feldespatos), a estos minerales debíamos observarles sus diferentes propiedades químicas y relacionarlas con sus propiedades físicas para una mejor identificación de estos. Para esto usamos lupas y nuestro conocimiento adquirido en el laboratorio de propiedades físicas.

ANÁLISIS DE MUESTRAS

ELEMENTOS NATIVOS.

ORO (Au) (encontrado en el museo)

Color amarillo dorado y más pálido cuando se encuentra junto a la plata. Su raya también es similar a su color (amarillo) y posee brillo metálico. Cristaliza así como todos los elementos nativos metales en el sistema cúbico en masas irregulares, posee dureza 2-3 y gran peso específico. Además es uno de los minerales más séctiles y maleables y se encuentra principalmente en vetas de cuarzo o diseminado en rocas ígneas ácidas.

HIERRO (IRON FORMATION) (Fe)

Las formaciones de hierro (iron formation) son rocas sedimentarias que contienen al menos un 15% de hierro (Fe) y presentan unas estructuras formadas por bandas. Por lo general el hierro suele aparecer en forma de óxidos como en la magnetita (Fe3O4) y en la hematita (Fe2O3), en este caso nuestra muestra es una hematita.HEMATITA (Fe2O3): Tiene un color gris acero un poco rojizo, su raya es roja y en este caso posee un brillo mate. Cristaliza en el sistema trigonal romboédrico.La hematita es un mineral muy distribuido y como ya sabemos la mena más importante de hierro.

CARBÓN- GRAFITO (C)

Conocido normalmente como carbón mineral, esta roca procede, como los otros tipos de carbones, de la acumulación de vegetales que vivieron durante el periodo carbonífero sometidos a grandes presiones y temperaturas por la acumulación de sedimentos y por las fuerzas tectónicas.El carbón-grafito es color gris oscuro casi negro, posee raya negra y brillo graso, cristaliza en el sistema hexagonal, baja dureza, bajo peso específico y se presenta con una gran frecuencia en rocas metamórficas.

COBRE (Cu)

El cobre es un mineral rojizo con poco brillo cuando es expuesto por mucho tiempo a la atmósfera. Es un elemento nativo metálico y por lo tanto posee todas las características de un metal: Baja dureza, cristaliza en el sistema cúbico, es maleable y dúctil. Además el cobre se encuentra en las zonas de oxidación con los carbonatos malaquita y azurita.

MERCURIO (Hg) (encontrado en el museo)

Llamado en algunos casos plata liquida, de ahí su símbolo quimico Hg (hidrargyrus). Es un  líquido muy movible con brillo metálico. Hierve a 350ºC y es un buen conductor del calor y la electricidad, además disuelve al oro y la plata. Se presenta generalmente en gotitas diseminadas en la ganga, en sus grietas, sobre cinabrio.Sus masas son terrosas o costras. Cristales muy raros monoclínicos y es soluble en ácidos.

AZUFRE (S)

El azufre en su estado natural es un sólido de color amarillo pálido, inodoro e insípido. Frecuentemente se le encuentra en los lugares que han estado sometidos a actividades volcánicas, y además, en los grandes domos salinos sedimentarios. Posee un bajo peso específico y su brillo es resinoso; no posee exfoliación y la uña puede raya fácilmente lo que nos indica que tiene una dureza menor a 2.5.

SULFUROS

GALENA (PbS)

La galena es un mineral del grupo de los sulfuros. Forma cristales cúbicos, octaédricos. Químicamente se trata de sulfuro de plomo aunque puede tener cantidades variables de impurezas.

La galena se caracteriza por tener una exfoliación cúbica perfecta, por su maleabilidad, y por su peso elevado. Es opaca, de color gris a negro y su brillo es metálico. Tiene un peso específico entre 7,4 y 7,6 y una dureza entre 2,5 y 2,75.

CALCOPIRITA (CuFeS2)

La calcopirita químicamente es un disulfuro de hierro y cobre. Los cristales son pseudotetraedros. La mayoría de las veces se la encuentra en forma masiva y las pocas veces que se ven los cristales están muy maclados y aplanados.

De color amarillo bronce, con brillo resinoso y cristaliza en el sistema cúbico tetraédrico. Posee dureza de 3.5 y peso específico entre 4.1- 4.3.

PIRITA (FeS2)

La pirita es un mineral muy común en los más diversos yacimientos. El origen puede ser metamórfico, ígneo (intrusivo y extrusivo), hidrotermal o sedimentario. Es el sulfuro más común de todos y con frecuencia se presenta con otros sulfuros que contienen Cu, Pb, Zn, Au, entre otros.

Es de color amarillo metálico, con brillo metal y cristaliza en el sistema cúbico. Posee una dureza entre 6-6.5 y un peso específico de 5.02.

BLENDA (ZnS)

Este mineral se da en forma compacta, granos finos, algunas veces en fibras. Tiene brillo resinoso y se presenta en masas compactas o cristalinas. Es la mena más importante de zinc .Suele contener sulfuro de hierro que le da un color oscuro. También se encuentran especimenes rojos, amarillos o verdes; por estas variaciones y por su parecido con otros minerales es muy difícil de identificar.

Conocida también como esfalerita, es un mineral compuesto en su mayor parte por sulfuro de cinc (ZnS). Cristaliza en el sistema cúbico, su dureza es de 4, su peso específico se encuentra entre 3.9 – 4.1 y posee una dureza de 3.5 – 4.

OXIDOS E HIDROXIDOS

OLIGISTO (Fe203)

Es un mineral compuesto de óxido férrico, cuya fórmula es Fe2O3 y constituye una importante mena de hierro ya que en estado puro contiene un 70% de este metal.

De color gris acero a negro, posee brillo metálico, cristaliza en el sistema romboédrico, tiene una alta dureza entre 5.5 – 6.5 y un peso específico de 5.26.

HEMATITA (Fe2O3)

De color gris acero un poco rojizo, su raya es roja y en este caso posee un brillo mate. Cristaliza en el sistema trigonal romboédrico, de alta dureza (5.5 – 6.5) y alto peso específico (5.26).Es la mena más abundante de hierro. Está ampliamente distribuida, encontrándose en rocas de todas las épocas.

LIMONITA (Fe O (OH) + GALENA (PbS)

Es un mineral secundario encontrado en las zonas de oxidación y es con frecuencia relacionado con la goetita.De color pardo oscuro, con brillo mate, posee una dureza de 5 y un peso específico entre 3.6- 4.

PIROLUSITA (MnO2)

La pirolusita es un mineral del grupo de los óxidos. Químicamente es dióxido de manganeso, que puede presentar una gran cantidad de hábitos cristalinos, aunque en general se presenta en forma de agregados cristalinos fibrosos y es la principal mena de manganeso.Es de color negro, de brillo metálico, cristaliza en el sistema tetragonal, posee dureza baja entre 1- 2 y peso específico de 4.75.

BAURNITA Es un mineral muy oscuro(cuanto más puro mas tiende a ser negro), aunque puede presentar muchas tonalidades de gris por sus frecuentes impurezas metálicas entre sus tetraedros de sílice, sobre todo de: hierro, calcio, boro, bario, titanio, aluminio ymagnesio.

CARBONATOS

CALCITA (CaCO3)

La Calcita es un mineral que cristaliza en el sistema hexagonal. Se presenta también en forma masiva, estalactítica, nodular, terrosa y raramente fibrosa.Puede presentar un amplio rango de colores, de raya blanca y brillo vítreo. Posee una dureza de 3 y un peso específico de 2.72.

SIDERITA (Fe C O 3 )

La siderita es un carbonato de hierro (II) (FeCO3), del grupo de la calcita. Fue nombrado así, tras su descubrimiento en 1845, del término griego "sideros", que significa "hierro", en alusión a su composición.De color pardo, raya blanca y brillo vítreo. Posee una dureza de 3.5 y un peso específico entre 3.83- 3.88.Es un mineral ampliamente distribuido en capas sedimentarias asociadas con arcilla y es usada como mena de hierro.

ARAGONITO (CaCO3)

El Aragonito es un mineral que cristaliza en el sistema ortorrómbico. Más duro y menos común o estable que la calcita, mineral que se puede transformar tras intervalos geológicos de tiempo. Se encuentra con menas de hierro y otros depósitos, junto a manantiales calientes y en estalactitas; también es segregado por invertebrados en forma de nácar (concha de muchos moluscos) y de perlas. Sus cristales son largos, vítreos, generalmente blanquecinos y de transparentes a translúcidos. Tiene una dureza entre 3,5 y 4 y un peso específico de 2.95.

MALAQUITA (Cu2C O 3(OH)2)

Es un mineral de fórmula química Cu2CO3(OH)2(Dihidroxido de carbonato de cobre (II)). Posee un 57,0% de cobre. Su nombre viene del latín malachites, en alusión a su color. En la antigüedad era usada como colorante, pero hoy en día su uso es más bien como piedra semipreciosa.De color verde brillante, raya verde pálida y brillo mate. Posee una dureza de 3.5 y un peso específico entre 3.9- 4.03.

AZURITA Cu3(OH)2(CO3)2

Es un mineral azul, también llamado malaquita azul. Está estrechamente relacionada con la malaquita mineral, Cu2(OH)2CO3 de color verde, aunque esta última es algo más básica. Ambas son carbonatos de cobre básicos, productos de otros minerales con cobre, formadas por la acción corrosiva del aire y el agua. Son similares a la pátina o verdín que se forma sobre el cobre ordinario.

Tanto la azurita como la malaquita son menas importantes de cobre. La dureza de ambas está entre 3,5 y 4, la densidad relativa de la azurita es 3,8 y la de la malaquita 4,0.

La azurita y la malaquita han sido usadas como pigmentos; cuando se muelen, la azurita toma un color azul verdoso y la malaquita un verde intenso. Ambos minerales tienen un delicado brillo vidrioso y cuando se pulen convenientemente son muy decorativos. Desde la antigüedad se han usado extensamente como gemas.

DOLOMITA (Ca Mg (C O 3)2 )

Denominada de esa forma en honor al geólogo francés Déodat Gratet de Dolomieu, es un mineral compuesto de carbonato de calcio y magnesio [CaMg(CO3)2]. Es un importante mineral de rocas sedimentarias y metamórficas encontrado como mineral principal de las rocas llamadas dolomías y metadolomías.En este caso es color pardo, de raya blanca y brillo vítreo. Posee una dureza entre 3.5- 4 y un peso específico de 2.85

HALUROS

HALITA (NaCl)

La Halita es la forma mineral de la sal común, con composición química NaCl. También llamada sal gema, es un mineral muy abundante formado tras el secado de cuerpos rodeados de agua salada; posteriormente, los lechos así formados quedan con frecuencia enterrados bajo estratos de roca formados por otros depósitos sedimentarios. La halita cristaliza en el sistema cúbico, en general en forma de hexaedros, y muestra exfoliación cúbica perfecta. Es incolora y transparente cuando es pura, pero las impurezas pueden teñirla de amarillo, rojo, verde o morado. Tiene una dureza de 2,5 y una densidad relativa de 2,16.

SULFATOS

YESO (CaSO4 . 2 H2O)

Lo podemos ver en diferentes formas: cristalizado, fibroso y masivo compacto. Frecuentemente se encuentra en las capas externas sedimentarias, normalmente es la primera sal que se deposita por evaporación del agua de mar, también se encuentra en la proximidad de las chimeneas volcánicas y en depósitos minerales.Incoloro, de raya blanca y brillo vítreo. Su dureza es de 2 y tiene peso específico de 2.32.

BARITA (BaSO4)

Conocida como Baritina, es una variedad mineral del sulfato de bario anhidro (BaSO4) y es la principal mena mineral de bario. La baritina tiene brillo entre vítreo y perloso y suele ser incolora o blanca, aunque hay variedades de color amarillo, pardo, rojizo, gris, verdoso y azul. Los cristales pertenecen al sistema ortorrómbico y suelen ser tabulares, también crecen en forma de delgadas placas divergentes que se unen en unos agregados de cresta de gallo. Aunque hay cristales con calidad de gemas sólo se tallan para coleccionistas debido a que se dañan fácilmente; tiene una dureza de sólo 3 a 3,5 y su peso específico es de 4,48, alta para un mineral no metálico; esta característica se refleja en el nombre, que procede del griego barus, ‘pesado’.

FOSFATOS

APATITO Ca5(P O 4)3(F,Cl,OH)

Es un mineral con cristales hexagonales y dureza 5 en la escala de Mohs. Su composición química aproximada es Ca5(PO4)3(F,Cl,OH). El color es variable aunque predominan los cristales incoloros, de color parduzco o verdoso, raya blanca y brillo vítreo. Posee un peso específico de 3.15-3.2. Es una roca fosfatada formada por la precipitación de apatito o por la acumulación de esqueletos. Es usado como fertilizante.

ROCA FOSFÓRICA

Esta roca es de aspecto granular que al golpearla contra el mesón y olerla se capta una sensación de quemado, es decir, como si encendiéramos un fósforo común. Es de color gris con manchas blancas que en su mayoría son fósiles. También presentaba cierta cantidad de apatito.

SILICATOS

NESOSILICATOS

GRANATES ((Ca,Fe,Mg,Mn)3(Al,Fe,Mn,Cr,Ti,V)2(Si O 4)3 ):

Los granates son un grupo de minerales silicatos que tienen en común presentar todos ellos la misma estructura de cristales, en forma de dodecaedros o trapezoedros. Pertenecen a los nesosilicatos y tienen la misma fórmula química: A3B2 (SiO4)3. Hay variedades muy duras que se utilizan como abrasivos, debido a que su dureza es alta.

OLIVINO ((Mg,Fe2+)2Si O 4 )

El olivino  es un nesosilicato de hierro ymagnesio. Es normalmente verde parduzco y se halla en las rocas de origen magmático. El olivino es una mezcla isomorfa de las especies extremo fayalita (olivino rico en hierro) y forsterita

(olivino rico en magnesio) forman una solución sólida. Su composición se expresa comúnmente por el porcentaje de forsterita que contiene, por ejemplo Fo50 refiere a un olivino con cantidades iguales de fayalita y forsterita mientras Fo100 es sinónimo de forsterita pura. Los olivinos como grupo son nesosilicatos constituidos por poliedros aíslados uno del otro. La densidad sube mientras con más fayalita así como la dureza se reduce.

Epidota (Ca2Fe3+Al2(Si2O7)(SiO4)O(OH) )

La Epidota pertenece a los sorosilicatos, es común en rocas metamórficas de bajo grado, la composición de la epidota es Ca2Fe+3Al2(Si2O7) (SiO4)O(OH). Esta muestra es de forma tabular de color verde oliva, y además su brillo es opaco. Su estructura se superponen (entrelazan) formando una capa casi homogénea; se encuentra adherido a una roca ígnea intrusiva en forma similar a las plantas parásitas.

Piroxenos ((Ca,Mg,Fe,Mn,Na,Li)(Al,Mg,Fe,Mn,Cr,Sc,Ti)(Si,Al)2O6)

Tienen una estructura común que consiste en cadenas simples de tetraedros de sílice. Su fórmula general es XY(Si,Al)2O6, donde "X" representa calcio, sodio, hierro2+ o magnesio, y más raramente zinc, manganeso o litio, e "Y" representa iones de menor tamaño como el cromo, aluminio, hierro3+, magnesio, manganeso, escandio, titanio, vanadio o incluso hierro2+.De brillo vítreo, son inalterables por el ácido clorhídrico. Los piroxenos con hierro son oscuros, los que carecen de este elemento suelen ser blancuzcos, grises o de color verde claro. Químicamente tienen un parecido a los anfíboles pero se diferencian de estos por tener un plano de exfoliación de 90°.

En la mayoría de los piroxenos, el aluminio substituye en muy poca cantidad al silicio, a diferencia de otros silicatos como los feldespatos y anfiboles.

Anfíboles (A0-1 B2 C5 (Si,Al,Ti)8 O22 D2 donde:A = Na, K, Ca, Pb2+ B = Li, Na, Mg, Fe2+, Mn2+, Ca C = Li, Na, Mg, Fe2+, Mn2+, Zn, Co, Ni, Al, Fe3+, Cr3+, Mn3+, V3+, Ti, Zr D = OH, F, Cl, O

Los anfíboles son un conjunto de minerales de la clase de los silicatos, grupo inosilicatos. Químicamente son inosilicatos de calcio, magnesio y hierro. La unidad estructural fundamental de los anfíboles es el tetraedro de silicio y oxígeno (SiO4) enlazado en forma de largas cadenas dobles. La fórmula química de cada mineral anfíbol es el resultado de sustituciones metálicas en la doble cadena: RSi4O11.

Biotita (K(Mg,Fe2+)3(Si3Al)O10(OH,F)2 )

Químicamente es un filosilicato de hierro y magnesio, del grupo de las micas, dando lugar a distintos minerales de este grupo por sustituciones en la fórmula: Lepidomelana (FeO), Manganofilita (Mn), Wodanita (Ti), Natrobiotita (Na), Hendricksita (Zn).

Muscovita (K Al 2(Si3Al)O10(OH)2 )

La muscovita es un mineral del grupo de los silicatos, subgrupo filosilicatos y dentro de ellos pertenece a las micas alumínicas. Químicamente es un aluminosilicato de potasio y aluminio, que puede llevar magnesio, cromo y una gran variedad de otros elementos en sus numerosas variedades.Es la especie más común del grupo de las micas, es conocida como mica blanca o mica potásica por el color plateado y su brillo nacarado. Presenta un hábito laminar, en cristales tabulares de contorno hexagonal o en láminas flexibles y elásticas.

ARCILLA

CUARZO

Flogopita (K(Mg,Fe,Mn)3Si3Al O 10(F,OH)2) )

La flogopita es un mineral del grupo de los silicatos, subgrupo filosilicatos y dentro de ellos pertenece a las micas. Es frecuente encontrarlo en paquetes de láminas de color castaño, a veces de grandes dimensiones.Su nombre procede del griego "phlogopos", que significa fuego, en alusión a su color.Es el extremo con magnesio de una serie de solución sólida de micas, con el otro extremo la biotita. Algunos de los minerales intermedios de esta serie son fluorflogopita (rica en flúor), eastonita y hendricksita (rica en cinc). Por ello a veces recibe el sinónimo de mica magnésica.

Plagioclasa ((Na,Ca)(Si,Al)3O8 )

es un conjunto de minerales que comprenden la serie albita-anortita, sección triclínica del grupo de los feldespatos, perteneciente al grupo de los tectosilicatos, que es un constituyente importante de muchas rocas.1 Su nombre proviene del griego πλάγιος: oblicuo, y κλάσις: rotura.2 Específicamente están constituidas por una solución sólida isomorfa comprendida entre la albita (NaAlSi3O8 o Na2O·Al2O3·6SiO2= 68.7% de sílice, 19.5% de óxido de sodio y 11.8% de sesquióxido de aluminio) y la anortita (CaAl2Si2O8 o CaO·Al2O3·2SiO2 = 43.2% de sílice, 36.7% de sesquióxido de aluminio y 20.1% de óxido de calcio).3

Ortoclasa (K Al Si 3O8 )

La ortoclasa u ortosa es un mineral de la clase 9 (silicato)s, subgrupo tectosilicatos, y dentro de ellos pertenece a losfeldespatos, según la clasificación de Strunz. Con fórmula química KAlSi3O8. Es uno de los minerales formadores de las rocas más abundantes en la corteza terrestre. Se trata de un mineral, en las que aparece en forma de granos redondeados o en secciones de cristales bien formados. Cuando cristaliza lo hace en prismas columnares, a veces de gran tamaño, que incluso pueden llegar a alcanzar varias toneladas de peso. Son comunes las maclas (agregados geométricos) de dos cristales y, entre ellas, las más habituales son las de Baveno-Manebach, en los cristales prismáticos, y la de Carlsbad, formada por dos cristales tabulares.

Microclina (K Al Si 3O8 )

La microclina es un mineral de la clase de los tectosilicatos, grupo de los feldespatos. Es un aluminosilicato de potasio, que frecuentemente lleva las impurezas:  Fe, Ca, Na, Li, Cs, Rb, H2O o Pb. Es un dimorfo de la ortoclasa.

APLICACIÓN A LA INGENIERÍA

LAS PROPIEDADES QUIMICAS DE LOS MINERALES SON UN ASPECTO IMPORTANTE PARA A TENER EN CUENTA EN LA INDUSTRIA DEL

PETROLEO, YA QUE SON LA BASE PRINCIPAL DE CUALQUIER ESTUDIO. CONOCIENDO LA COMPOSICION QUIMICA DE LOS MINERALES SE PUEDEN LLEGAR A TOMAR DECISIONES DE GRAN IMPORTANCIA, POR EJEMPLO EN LODOS DE PERFORACION ES IMPORTANTE SABER LA COMPOSICION QUIMICA DE LOS MINERALES QUE SE VAN A ADICIONAR A LAS SOPAS Y EN CUANTO A ESTO DEBEMOS CONOCER A FONDO LAS PROPIEDADES DE LOS FILOSILICATOS QUE ES DONDE SE ENCUENTRA EL GRUPO DE LAS ARCILLAS FUNDAMENTALES EN NUESTROS LODOS DE PERFORACIÓN. ADEMAS LAS PROPIEDADES QUIMICAS NOS AYUDARAN EN MEJOR MANERA A RECONOCER MUCHOS MINERALES DEBIDO A QUE LAS PROPIEDADES FISICAS AVECES NO SON CONCLUYENTES POR QUE HAY MUCHOS MINERALES CON PROPIEDADES FISICAS SEMEJANTES Y SÓLO SE DIFERENCIAN EN CUANTO A SUS PROPIEDADES QUIMICAS Y DE ESTA MANERA CONOCIENDO QUMICAMENTE NUESTROS MINERALES QUE TENEMOS ALREDEDOR PODEMOS SABER LOS POSIBLES LUGARES DONDE PUEDEN ENCONTRARSEN YACIMIENTOS DE PETROLEO.

CONCLUSIONES

Pueden existir minerales de igual composición química, pero diferente estructura física. Al igual hay minerales con aspectos físicos idénticos como color, tamaño, o estructuras cristalinas pero su composición química es diferente.

El conocimiento del mineral es de gran importancia en la industria petrolera, ya que puede ayudar a encontrar yacimientos y presupuestar gastos.

El conocimiento de las propiedades químicas de los minerales es de gran importancia para llegar a conocer la estructura interna de estos.

BIBLIOGRAFÍA

GEOLOGÍA PARA ESTUDIANTES DE INGENIERIA, Jacinto Meritano Arenas, Editorial Diana S.A., México D:F, 1979

VARGAS CUERVO, Roberto. Geología física para ingenieros. Universidad Surcolombiana.