SEXTA UNIDAD:

MATERIA Y MINERALES

MINERAL

Un mineral es una sustancia sólida inorgánica, formada por uno o más elementos químicos definidos, que se organizan ordenadamente en una estructura interna. Los minerales se encuentran en la superficie o en las diversas capas de la corteza del planeta formando rocas, las que son un conjunto de minerales.

Este capítulo está dedicado al estudio de la materia mineral, es decir la materia inerte (no viva) que constituye las montañas, los valles, los desiertos, etc. En la naturaleza existen dos tipos de materia mineral que son las rocas y los minerales. La diferencia entre ambos consiste en que los minerales son los elementos que constituyen las rocas, es decir que las rocas siempre están constituidas por dos o más tipos de minerales. Esto es fácil de observar si se mira un fragmento de granito como el que aparece en la siguiente fotografía. Se puede apreciar que no está constituida por una sola sustancia, sino por tres. Hay partículas blanco-grisáceas, partículas blancas y partículas negras.

Las partículas blanco-grisáceas son del mineral "cuarzo". Las partículas blancas son del mineral "feldespato" y Las partículas negras son del mineral "mica biotita"

COMPOSICION DE LOS MINERALESAlgunos minerales están compuestos exclusivamente de un elemento, como el oro (Au) o el azufre (S), pero la mayoría es una combinación de dos o más elementos químicos, que forman un compuesto químicamente estable.Si bien la clasificación química no es rígida, se pueden distinguir clases de compuestos químicos que incluyen a la mayoría de los minerales.

 Clases Características

Elementos

Los elementos se encuentran en la naturaleza en estado puro o nativo, es decir, sin formar compuestos químicos. Por ejemplo: oro, grafito, diamante y azufre.

SulfurosSon compuestos formados por diversos metales y el azufre. Por ejemplo: galena o esfalerita, calcopirita.

Sulfosales

Compuestos formados por plomo, cobre o plata combinados con azufre y uno o más elementos, tales como antimonio, arsénico y bismuto. Por ejemplo: pirargirita (Ag3SbS3)

Óxidos

Compuestos formados por un metal combinado con oxígeno, u óxidos minerales que también contienen agua. Ejemplo: hematites u oligisto (Fe2O3), diásporo (Al2O3•H2O) y grupo hidroxilo (OH).

HalurosCompuestos formados por metales combinados con cloro, flúor, bromo o yodo. Ejemplo: halita o sal gema (NaCl).

CarbonatosCompuestos que contienen un grupo carbonato CO3 -2. Ejemplo: calcita (CaCO3).

FosfatosCompuestos que contienen un grupo fosfato en su estructura. Ejemplo: apatita (Ca5(F,Cl)(PO4)3)

SulfatosCompuestos que contienen un grupo sulfato (SO4) en su estructura. Ejemplo: barita (BaSO4)

Silicatos

Compuestos formados por varios elementos combinados con silicio oxígeno -que a menudo tienen una estructura química compleja- y minerales compuestos exclusivamente de silicio y oxígeno (por ejemplo, el sílice).Es la clase más abundante de minerales e incluyen las familias del feldespato, la mica, el piroxeno, el cuarzo, la zeolita y el anfíbol.

Elementos NativosSon los que se encuentran en la naturaleza en estado puro, se dividen en metálicos y no metálicos, y están conectados por la clase de transición de los semimetales.

MetálicosSon los mas comunes y forman 3 grupos: del oro, del platino y del hierro.

PLATA COBRE HIERRO

Semimetales Son los que se encuentran en estado nativo, aunque raramente cristalizan en un mismo sistema y forman estructuras de un mismo tipo. En este grupo se clasifica el arsénico, el antimonio y el bismuto. Los miembros de este grupo poseen propiedades físicas semejantes ya que son quebradizos, no maleables y conducen el calor y la electricidad menos que los metales nativos. Además, este tipo de enlace intermedio entre el metálico y el covalente es más fuerte y más direccional que el puramente metálico, dando lugar a una simetría menor.

antimonio arsénico bismuto

No Metálicos

Este tipo de minerales son de gran valor en el comercio y la industria. En este grupo, por ejemplo, se encuentra el carbón en forma de grafito o diamante y el azufre.

Carbón Diamante Azufre

Sulfuros La mayoría de estos minerales son reconocibles porque su brillo es metálico, son opacos, tienen colores distintivos y raya de colores característicos. Los no opacos, como el cinabrio, el rejalgar y el oropimente, poseen índices de refracción elevados y transmiten luz sólo en los bordes delgados.Muchos de los sulfuros tienen enlaces iónicos y covalentes pero otros, que poseen la mayoría de propiedades de los metales, tienen parcialmente enlaces metálicos. Algunos ejemplos son los siguientes: calcocita, galena, acantita, esfalerita, cinabrio, pirrotita bornita, calcopirita, pirita, marcasita, arsenopirita, rejalgar, oropimente, estibinita, calcosina, covelina, cobaltita, molibdenita, etc.

Calcopirita Estibinita Cinabrio

Sulfosales En este grupo de minerales el azufre toma el lugar del oxígeno en los ácidos oxigenados más comunes y más conocidos, como el ácido carbónico, ácido sulfúrico o el ácido fosfórico. Las sulfosales son importantes porque nos pueden indicar cierto número de minerales de azufre diferentes a los sulfuros.Muchas especies de este grupo son raras, están íntimamente asociadas con otros minerales similares y con frecuencia están imperfectamente cristalizadas. Algunos ejemplos son: livingstonita, techmanita, zinkenita, miargirita, berthierita, plagionita, baumhaureita, hetermorfita, tennantita, jamesonita, semseyita, boulangerita, bournonita, pirargirita, samsonita, tetraedrita, lengenbachita, jordanita, estefanita, pilobasita, etc.

Pirargitita Livingstonita

Óxidos e HidróxidosLos óxidos, por ejemplo, son un grupo de minerales relativamente duros, densos y refractarios; generalmente se presentan en forma accesoria en las rocas ígneas y metamórficas, y en forma de granos dendríticos resistentes en los sedimentos.Los hidróxidos tienden a ser menos duros y de menor densidad, y aparecen principalmente como aleación secundaria o como productos de meteorización, como la limonita, a partir de los compuestos de hierro, la estibiconita de la antimonita, entre otros.Como ejemplos: cuprita, ilmelita, espinela, gahnita, magnetita, cromita, crisoberilo, casiterita, rutilo, pirolusita, diásporo, goethita, manganita, limonita, bauxita, brucita, cincita, gibbsita, psilomelano, etc.

Rutilo Pirolusita Cuprita con calcita,cobre, malaquita.

HalurosEste grupo de minerales está constituido por combinaciones químicas de metales con los halógenos como el flúor, cloro, bromo y yodo. Generalmente tienen poca dureza, un peso específico bajo y brillo vítreo; su color puede variar bastante, como en el caso de la fluorita y algunos pueden considerarse de gran importancia económica. Los haluros son los ejemplos más perfectos del mecanismo de enlace iónico puro. Todos los haluros cúbicos tienen puntos de fusión de moderado a elevado, y en ese estado son malos conductores del calor y de la electricidad. La conductividad eléctrica se efectúa por electrólisis, es decir, obedece al transporte de cargas por los iones y no por los electrones y a medida que aumenta la temperatura y son liberados los iones por el desorden térmico, aumenta rápidamente la conductividad eléctrica, llegando a ser excelente en el estado de fusión. Esta conductividad de los haluros fundidos se aprovecha en los procesos industriales.  Algunos ejemplos de esta clase son: halita, silvinita, carnalita, fluorita, criolita, atacamita.

Halita Atacamita Fluorita

Carbonatos, nitratos y boratos

Los carbonatos son aquellos minerales que están constituidos por la combinación química de un metal con el grupo aniónico carbonato, por lo que éstos son los más difundidos. Entre sus características se puede mencionar que poseen dureza media o baja, son generalmente blancos, pero también pueden presentar vivos colores, a veces son transparentes o translúcidos por lo que son fácilmente localizables en hermosas cristalizaciones. A diferencia de los minerales de otras clases, los carbonatos tienen la característica de disolverse con efervescencia en el ácido clorhídrico diluido, en frío y en caliente, por lo que son fácilmente identificables.Los carbonatos anhidros importantes pertenecen a tres grupos isoestructurales:

Grupo de la calcita: calcita, magnesita, siderita, rodocrosita, smithsonita. Grupo del aragonito: aragonito, witherita, estroncianita, cerucita. Grupo de la dolomita: dolomita, ankerita.

Calcita Colemanita Magnesita

Sulfatos y CromatosLa formación de sulfatos tiene lugar en las condiciones de elevada concentración de oxígeno, es decir, en elevada presión parcial del oxígeno en el medio ambiente y a temperaturas relativamente bajas. En esta clase de minerales se observa una gran diversidad de compuestos, pero que son poco comunes entre ellos. La clase se puede dividir en:

Sulfatos anhidros y cromatos Grupo de la baritina: los sulfatos de bario, estroncio y plomo poseen cristales

íntimamente relacionados por su hábito y constantes cristalográficas. Los miembros de este grupo son: baritina, celestina, anglesita.

Anhidrita Crocoíta 

    Sulfatos básicos e hidratados: Yeso Antlerita Alunita

Celestina Anhidrita Yeso

ESTRUCTURA ATOMICA DE LOS MINERALES

MATERIA AMORFA Y MATERIA CRISTALINA

Formacion de los cristales Los sistemas cristalinos Sistema cristalinos 4.’ propiedades físicas de los minerales 5. ´grupo de los minerales que forman las rocas Clasificación de los minerales Los silicatos Los silicatos comunes 6.´ silicatos ferromagnesianos (oscuros) Silicatos no ferromagnesianos (claros) Minerales no silicatos importantes Grupos no metálicos

El sólido amorfo es un estado sólido de la materia en el que las partículas que conforman el sólido carecen de formas y caras definidas, y a su vez de una estructura ordenada.

Propiedades de los sólidos amorfos: Las moléculas de los sólidos amorfos están distribuidas azarosamente

y cuyas propiedades físicas son idénticas en todas las direcciones (isotropía). Constan de una temperatura característica conocida como.Temperatura de transición vítria (Tg) donde sus propiedades suelen experimentar cambios importantes.

Una de las consecuencias que experimentan los sólido amorfos debido a la disposición de sus partículas, es la diferencia de intensidad que toman las fuerzas intermoleculares entre las mismas, alcanzándose la fusión a distintas temperaturas  según la proporción de sus partículas, deduciéndose que estos no tienen un punto de fusión definido.

Obtención de sólidos amorfos: Existen varios métodos de obtención de estos sólidos. Uno de los

métodos más antiguos y más empleados es el de la fundición templada, del que se conocen algunas variedades:

   Bloque congelado   Templado con líquido    Templado al aire

      Condensación del vapor Cabe destacar que un mismo compuesto, según su estado de

solidificación, puede formar un sólido amorfo o una red cristalina. Sólido amorfo destacado: Vidrio.

http://4.bp.blogspot.com/-x3CjtImRcAM/UU8Pp0URSMI/AAAAAAAAAEs/mgcJnvULlUE/s1600/vidrios.jpg

Que son los cristales

Los sólidos cristalinos están compuestos por átomos cuya estructura está ordenados de manera regular formando redes cristalina, cuya configuración regular puede alcanzar distancias muy grandes.Una base para clasificar los sólidos cristalinos es la naturaleza de las fuerzas que mantienen unidos los átomos en el ordenamiento de la red cristalina. La energía de cohesión de los átomos en un cristal, depende de las fuerzas de enlace dominantes entre esos átomos.Los sólidos cristalinos pueden ser de carácter iónicos, covalentes, moleculares o metálicos.Existe una variedad de sólidos cristalinos tales como la sal de mesa (Cloruro de sodio NaCl) y el azúcar (sacarosa C12H22O11). A su vez existen otros elementos con estructura cristalinas como el Silicio, el Germanio y el Galio.

Formación de los cristalesLos griegos llamaron cristal al cuarzo, ( crustallos, o fonéticamente kroos'-tal-los = frío + gota), es decir, carámbanos de extraordinaria dureza y muy fríos. Pero la formación de cristales no es exclusiva de los minerales, y los encontramos también (aunque no necesariamente de modo natural) en los compuestos llamados orgánicos, e incluso en los ácidos nucléicos, en las proteínas, en los virus

Los cristales son materiales cuyos constituyentes, átomos, moléculas o iones, se empaquetan de un modo regular y periódico, formando una estructura microscópica ordenada. Estos constituyentes están unidos entre sí mediante diferentes tipos de fuerzas interatómicas (enlaces químicos), tales como el enlace metálico, el enlace iónico, el covalente, las fuerzas de van der Waals, y otros.El estado cristalino de la materia es el de mayor orden, es decir, aquel en donde las correlaciones internas son mayores y a mayor rango de distancias. Y esto se refleja en sus propiedades que son anisotrópicas y discontínuas. Suelen aparecer como entidades puras, homogéneas y con formas geométricas definidas(hábitos) cuando están bien formados. Sin embargo, aquí una vez más, "el hábito no hace al monje" y su morfología externa no es suficiente para evaluar la denominada cristalinidad de un material.

SISTEMAS CRISTALINOS Un sólido cristalino se construye a partir de la repetición en el espacio de una estructura elemental paralelepipédica denominada celda unitaria. En función de los parámetros de red, es decir, de las longitudes de los lados o ejes del paralelepípedo elemental y de los ángulos que forman, se distinguen siete sistemas cristalinos:

Sistema cristalino Ejes Angulos entre ejes

Cúbico a = b = c α = β = γ = 90°

Tetragonal a = b ≠ c α = β = γ = 90°

Ortorrómbico a ≠ b ≠ c ≠ a α = β = γ = 90°

Hexagonal a = b ≠ c α = β = 90°; γ = 120°

Trigonal (o Romboédrica) a = b = c α = β = γ ≠ 90°

Monoclínico a ≠ b ≠ c ≠ a α = γ = 90°; β ≠ 90°

Triclínico a ≠ b ≠ c ≠ aα ≠ β ≠ γ

α, β, γ ≠ 90°

PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS MINERALES

Podemos clasificar los minerales por sus propiedades físicas, ópticas, eléctricas, magnéticas y por su composición química, aunque este último no es el método habitual, ya la mayoría pueden ser identificados mediante observación espectroscópica e incluso visual. Aun así, el análisis químico es la única forma de identificar con exactitud la naturaleza de un mineral.Las propiedades físicas son de gran importancia en el estudio de los minerales. Muchas se pueden observar fácilmente, o recurrir a un espectroscopio.

Son el resultado directo de sus características químicas y estructurales, de todas ellas vamos a ver solo las que pueden determinarse por inspección a simple vista (“visu”) o mediante ensayos simples en muestras de mano, de manera que son importantes para un reconocimiento rápido de los minerales.Hábito: Es la forma y aspecto externo del mineral. Para los agregados cristalinos se usa el término drusa o geoda.Drusa: superficie plana o convexa cubierta por una capa de cristales. Geoda superficie cóncava cubierta por una capa de cristales.Exfoliación: es la tendencia que poseen ciertos minerales de romperse paralelamente a planos atómicos.Al describir una exfoliación deben de mencionarse su calidad y dirección cristalográfica.Fractura: es la forma de romperse el mineral cuando es sometido a un esfuerzo intenso y puntual (impacto).Dureza: es la resistencia que ofrece la superficie de un mineral a ser rayado.Se designa mediante la letra H. Está directamente relacionada con el tipo de enlace. Mohs, mineralogista austriaco que estableció en 1824 una escala de 10 minerales frecuentes de manera que con estos valores se puede estimar por comparación la dureza relativa de cualquier mineral. En la escala de Mohs, los minerales se presentan numerados de menor a mayor dureza. Cada mineral es rayado por los que le preceden y raya a los que le anteceden. Cada mineral tiene una dureza aproximada del doble del mineral anterior y la mitad del posterior:

Talco Yeso Calcita Fluorina Apatito

Feldespato Cuarzo Topacio o Berilio Corindón Diamante

Tenacidad: es la resistencia que un mineral opone a ser roto, molido, doblado o desgarrado, es decir su cohesión.Peso específico: (densidad relativa). Es el nº que representa la relación entre su peso y el peso de un volumen igual de agua a 4º.Densidad que presenta un mineral respecto del agua.Color: es la respuesta del ojo y del cerebro al intervalo de luz visible del espectro electromagnético.Huella: es el color que presenta el polvo fino de un mineral.Mientras que el color de un mineral puede variar entre límites amplios, el color de la huella es constante. Puede ser determinada fácilmente frotando el mineral sobre un trozo de porcelana porosa. La porcelana tiene una dureza aproximada de 7 (Mohs), por lo que no puede emplearse con minerales de dureza superior.

Brillo: es el aspecto general que presenta la superficie de un mineral cuando sobre ella se refleja la luz.Puede ser de dos tipos. Metálico (semejante al que presentan los metales) y no metálico. No existe una línea clara de separación entre estos dos grupos; a los minerales que presenta un brillo comprendido entre ambos tipos se les conoce en general con el nombre de submetálicos.Los minerales de brillo no metálico suelen ser de colores claros y transmiten la luz, si o a través de secciones gruesas, sí a través de láminas delgada. La raya de un mineral no metálico suele ser incolora o de color muy débil.Fluorescencia y fosforescencia: es la propiedad que tienen los minerales que emiten luz al ser expuestos a la acción de rayos ultravioleta, Rx o algún tipo de rayos catódicos. Si la emisión de luz continua después de haber cesado la fuente emisora se dice que el mineral es fosforescente.

SILICATOS FERROMAGNESIANOS (OSCUROS)

Los silicatos ferromagnesianos contienen hierro y/o magnesio. Normalmente presentan colores oscuros. Los más frecuentes son:

Olivinos: colores verde oliva, grisáceo o pardo. Compuesto por manganeso o níquel. Ejemplo: olivino.

Piroxenos: colores oscuros, a veces verdosos o amarillos. En sus minerales pueden aparecer el calcio, aluminio, manganeso, sodio o titanio. Ejemplo: augita.

Anfíboles: composiciones muy complejas en cuya formación puede haber calcio, potasio, plomo, aluminio, litio, cromo o manganeso. Ejemplo: hornblenda.

Granates: colores entre el marrón y el rojo oscuro. Formados por calcio, manganeso, cromo o titanio. Ejemplo: almandino

Micas: se distingue entre micas negras (ferromagnesianas) y el resto (micas blancas, litiníferas y duras). Ejemplo: mica.

SILICATOS NO FERROMAGNESIANOS (CLAROS)

Los silicatos no ferromagnesianos son el resto de los silicatos que contienen cantidades variables de aluminio, potasio, sodio o calcio. Suelen presentar colores claros. Los grupos más frecuentes son:

Feldespatos: en su composición química una parte de los átomos de silicio son sustituidos por átomos de aluminio y el resto de su estructura ocupada por potasio, sodio o calcio. Ejemplo: albita.

Cuarzo: es el único mineral formado casi exclusivamente por silicio y oxígeno. Su fórmula química es SiO2 , es decir, que solo lo integran dos iones de oxígeno por cada ion de silicio. Ejemplo: cuarzo rosa.

Arcillas: grupo muy variado y complejos con estructura laminar. Su unidad básica es el grupo SiO5. suelen proceder de la alteración química de otros silicatos. Ejemplo: sepiolita.

Minerales no silicatos importantes LOS MINERALES NO SILICATADOS se encuentran en proporciones mucho más reducidas que los silicatos. Los más importantes pertenecen a los siguientes grupos:

Carbonatos: compuestos formados por una combinación de carbono y oxígeno con otros metales. Los más comunes son la calcita, CaCO3, y la dolomita, CaMg, (CO3)2.

Sulfatos: surgidos de la combinación de azufre y oxígeno con otros elementos metálicos o no metálicos. Ejemplos: yeso (CaSO4 + 2H2O), anhidrita (CaSO4) y baritina (BaSO4).

Haluros: combinación de átomos de cloro, flúor, bromo o yodo con elementos metálicos. Algunos constituyen salen minerales solubles en agua. Ejemplos: halita, fluorita (CaF2)…

FIN.

INTEGRANTES:

SOTO QUISPE KATIA DAYSI 114101 TACUSI MATEOS CRISTIAN YUSET 111844 ALVARO HUAMAN RENE LOAYZA SOTO JHONATAN 020699