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CalcitaCuarzo

1.- Los cristales1.- Los cristales

Desde muy antiguo el ser humano se ha sentido atraído por los colores, el brillo y, en especial, las formas geométricas casi perfectas de muchos cristales que se encuentran en las rocas.

Cuarzo ( SiO2 ), variedad “cristal de roca”

Cristales de FluoritaCaF2

Los cristales naturales no siempre son incoloros

Cristales de pirita

FeS2

Los cristales naturales no siempre son

transparentes

Cristales de pirita

Un cristal es cualquier sólido homogéneo limitado por caras planas y con forma geométrica externa.

¿Cómo explicar estos “caprichos de la naturaleza”?

Nicolás Steno, 1669:Nicolás Steno, 1669:Los ángulos entre las caras del “cristal de roca” (cuarzo) eran siempre iguales. Llegó a la conclusión de que la causa debía buscarse en el interior de estos cristales.

¿Cómo explicar estos “caprichos de la naturaleza”?

René HaüyRené Haüy, 1784: 1784: Rompiendo un cristal en trozos, éstos conservan la forma del cristal. Supuso que un cristal es la repetición de unas celdillas unitarias.

Los trozos mantienen la forma y los ángulos del cristal grande.

¿Cómo explicar estos “caprichos de la naturaleza”?

Albert Einstein Max Von Laue

Hizo radiografías (Rayos X recientemente descubiertos) y demostró que los átomos se disponen ordenadamente en toda sustancia cristalina.

Von Laue, 1912:Von Laue, 1912:

Es la materia sólida cuyos átomos, moléculas o iones se disponen ordenadamente en las tres direcciones del espacio.

2.- Materia amorfa y materia cristalina2.- Materia amorfa y materia cristalina

Materia Cristalina

AmorfaEs la materia sólida cuyos átomos, moléculas o iones se distribuyen de forma caótica, esto es, sin orden..

Ópalo

Cuarzo

En la actualidad se da el nombre de CRISTAL a cualquier sustancia sólida con estructura cristalina, aunque externamente no veamos formas geométricas.

Por ejemplo:Aunque no los veamos a simple vista, muchos minerales forman pequeños cristales, como el cinabrio que aparece en esta foto.

Casi todos los sólidos naturales tienen estructura Casi todos los sólidos naturales tienen estructura cristalina. Sólo unos pocos son materia amorfa.cristalina. Sólo unos pocos son materia amorfa.

En Ciencias CRISTAL significa lo que ya hemos dicho. Un

VIDRIO realmente es materia amorfa y, por consiguiente, no

debemos llamarlo cristal.

Por ejemplo: Incluso los minerales de las arcillas forman cristales, pero sólo pueden verse con un microscopio petrográfico.

vidrio

El vidrio se fabrica fundiendo arena de cuarzo mezclada con sosa y otros compuestos. Al ser su enfriamiento relativamente rápido, los átomos no tienen tiempo para ordenarse, por lo que acaba teniendo una estructura amorfa.

Fabricación de vidrio

Soplado de vidrio

Soplado de vidrio

Fabricación de vidrio

Colada de lava de un

volcán

Enfriamiento rápido Enfriamiento rápido

Obsidiana o vidrio volcánicoObsidiana o vidrio volcánico VidrioVidrio

Son materia amorfa

Observa estos diferentes modelos de la estructura cristalina del cloruro sódico (NaCl):

Cl

Cl

NaNa

Cl Na

Celdilla unidad del NaCl

¿Serías capaz de decir cuántas celdillas tiene este cristal de NaCl?

Estructura cristalina del cloruro sódico (NaCl):

Construyendo laestructura de un edificio:

Busca la palabra estructura en un diccionario

En los materiales cristalinos, los átomos aparecen ordenados en el espacio formando figuras geométricas que se denominan redes cristalinas.

redes redes cristalinascristalinas

CristalesCristales

Los átomos de los minerales se unen disponiéndose ordenadamente en el espacio, formando

Detalle de un Detalle de un cristal de cuarzocristal de cuarzo

SiOSiO22

Cada mineral se parte de una forma característica, de acuerdo con su

estructura cristalina

La parte de la Geología que estudia las

redes cristalinas es la CRISTALOGRAFÍA.

Tallado

Zafiro tallado

La Cristalografía resulta muy útil para conseguir el mejor tallado posible de una gema.

Diamante tallado

Tallado

Zafiro en bruto

Diamante en bruto

¿Cómo reconocerías un diamante bruto si te encontrases con uno?

Cuarzo amatistaCuarzo amatista

Tallado

A veces el valor de una gema no está en el mineral en sí, sino en su tallado

Cuarzo ahumadoCuarzo ahumado

Tallado

3.- El proceso de cristalización3.- El proceso de cristalización

El proceso de formación de los cristales se llama cristalización

Cristalización

Pero… ¿a partir de qué se forma un cristal?

Y… ¿cómo se forma?

Un cristal se forma siempre por alguno de estos procesos:

1.- A partir de un material fundido que se enfría1.- A partir de un material fundido que se enfría

2.- Por precipitación de sustancias disueltas2.- Por precipitación de sustancias disueltas

3.- Por sublimación de gases3.- Por sublimación de gases

Fundido(estado líquido) Solidificación

Estadosólido

MAGMA CRISTALES de MINERALES

Caliente

Frío

Disolución (H2O + Soluto) Precipitación

Estadosólido

Sustancia en estado gaseoso Sublimación

Estadosólido

CRISTALES de MINERALES

CRISTALES de MINERALES

Veamos algunos ejemplos…

Este mineral, el olivino, cristaliza entre rocas volcánicas como el basalto.Es un ejemplo de mineral que se forma por solidificación del magma.

Olivino

Enfriamiento en superficie

Enfriamiento en profundidad

Estado líquido

Estado sólido

Así se forman las rocas ígneas o magmáticasAsí se forman las rocas ígneas o magmáticas

Basalto

Granito

El agua del mar se evapora, perono se evaporan las sales

HH22OO

HH22OOHH22OO HH22OO HH22OOHH22OO

AGUA DE MAR

REFINADO

Sal de mesa pura

Obtención de sal en una salina

Evaporación36 g

Un litro de agua de mar tiene disueltos de 34 a 39 gramos de

sales (y no sólo sal común o cloruro sódico)

Cristal de sal gema o halita (cloruro sódico, NaCl)

No sólo la sal de cocina (NaCl) está disuelta en el agua de mar. Ésta contiene más iones disueltos.

02

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Cloro Sodio Sulfato Magnesio Calcio Potasio

Na+ Mg2+ Ca++ K+Cl- SO42-

Gra

mos

/litr

o

El cloro y el sodio son los más abundantes

Pero fíjate que hay otros

Cristales de Azufre Nativo (S)

Azufre en estado

gaseosoSublimación

Fumarola

Estado sólido

Ejemplo de cristalización por sublimación:

En las solfataras (fumarolas de azufre gaseoso) se forman cristales de azufre por

sublimación.

Geoda de cuarzo

En ocasiones, los cristales se forman dentro de una cavidad, hacia dentro. Esto se llama GEODA.

¡¡Geoda ¡¡Geoda gigante de gigante de yeso !!yeso !!

¿De qué depende el tamaño de los cristales?

¿Cómo explicar el tamaño de los cristales?

Es fácil provocar cristalizaciones artificiales. Gracias a ello sabemos que hay dos factores que producen cristales más grandes o más pequeños:

¿De qué depende el tamaño de los cristales?

1- TIEMPO de cristalización (de crecimiento)

2- ESPACIO LIBRE para cristalizar (para crecer)

Cl Na

Celdilla unidad del NaCl

Piensa que un cristal se forma porque se van uniendo, más o menos lentamente, muchas celdillas, y que necesitan un espacio para crecer.

A más tiempo cristalizando (creciendo) y

con una velocidad lenta

de cristalización

A más espacio para poder cristalizar

(crecer)

…………. tamaño de los cristales

…………. tamaño de los cristales

mayor

mayor

Piensa antes de responder:

El granito es una roca magmática plutónica. El tamaño de los cristales de los tres minerales es mayor que el de los microcristales de las rocas magmáticas volcánicas. Algunas rocas volcánicas, incluso tienen estructura amorfa. ¿Cómo explicas estos hechos?

Granito

Obsidiana o vidrio volcánico

(amorfa)

Un mineral es un sólido homogéneo inorgánico de origen natural que tiene:1.- una composición química fija2.- una estructura cristalina determinada.

4.- Los minerales4.- Los minerales

No puede ser artificial

Muy pocos son materia amorfa

Aunque a veces tienen impurezas

No puede ser líquido o gas

No puede ser orgánico

AzúcarÓpaloCalcita pura Calcita con impurezas

Acero

El grafito es una de las formas elementales en las que se puede presentar el carbono. Otra forma es el diamante.

Grafito (C)Grafito (C)

Diamante (C)Diamante (C)

Están hechos de lo mismo: Carbono (C), pero su estructura cristalina es distinta.

Son minerales polimorfos.

Red cristalina

Red cristalina

(Tallado)

Cl

Na

S

Pb

Halita o sal gema: cloruro de sodio (NaCl)

Halita

Galena: sulfuro de plomo (SPb)

Son minerales isomorfos

Galena

Propiedades que dependen

de la estructura cristalina

Propiedades que dependen

de la composición

química

Hábito acicular (en forma de agujas) de la mesolita

Es la forma usual de presentarse los cristales minerales o los agregados de cristales.

Hábito laminar de la mica Agregados arriñonados

de la goethita

Es la resistencia que ofrece un mineral a ser rayado.En la escala de Mohs se clasifica la dureza en una escala de 1 a 10. El mineral de dureza 1 es el más blando mientras el diamante con dureza 10 es el más duro. El cuarzo (dureza 7) raya a los minerales de menor dureza, como la calcita (dureza 3). El diamante raya a todos.

DUREZA MINERAL MATERIAL QUE LO RAYA

1 TALCO Uña.

2 YESO Uña.

3 CALCITA Una moneda o un cuchillo.

4 FLUORITA Un clavo de acero.

5 APATITO Trozo de vidrio.

6 ORTOSA Cortaplumas.

7 CUARZO Lima de acero.

8 TOPACIO Tela esmeril de calidad.

9 CORINDON Raya todos los anteriores

10 DIAMANTE Raya todos los minerales

Exfoliación en láminas de la mica

Exfoliación en romboedros de la calcita

Al romperse se originan nuevas caras planas

Al romperse se originan caras curvas o irregulares

Sílex: tiene fractura concoidea

Es el aspecto de la superficie de un mineral cuando refleja la luz.

Brillo metálicoBrillo metálico, que refleja fuertemente la luz. Los minerales de brillo metálico son opacos.

Brillo no metálicoBrillo no metálicoLos no metálicos son de colores claros y transparentes al menos cuando se cortan en láminas muy delgadas.Las distintas variedades son:

vítreovítreo: que tiene reflejo de vidrio.adamantinoadamantino: muy luminoso.

grasograso: recuerda al aceite.

Cuarzo (vítreo) Azufre (graso)

Diamante (adamantino)

GalenaEjemplo

Ejemplos

Es difícil describir con palabras el brillo metálico, pero seguro que sabes reconocerlo. En esta foto se ve muy bien el brillo metálico de la pirita:

La pirita es sulfuro de hierro: FeS2

En esta foto se ve muy bien el brillo vítreo de la calcita

La calcita es carbonato cálcico, CaCO3

Efervescencia en una roca caliza en contacto con un ácido fuerte (por ejemplo ác. clorhídrico o ác. sulfúrico)

La efervescencia es la formación de burbujas de gas por una reacción química.

Se someten los minerales y rocas a experimentos químicos para hacerlos reaccionar y averiguar así su composición.

Ejemplo

Doble refracción o birrefringencia de la calcita

4.- Clasificación y utilidad de 4.- Clasificación y utilidad de los mineraleslos minerales

1.1.Elementos nativosElementos nativos2.2.SulfurosSulfuros3.3.Óxidos e hidróxidosÓxidos e hidróxidos4.4.HalurosHaluros5.5.CarbonatosCarbonatos6.6.SulfatosSulfatos7.7.SilicatosSilicatos

Tipos de minerales según su

composición química

Oxígeno

Silicio

Aluminio

Hierro

Calcio

Sodio

Otros

O Si

Al

Fe

Ca

Na

49,3%

25,8%

7,6 %

4,7 %

3,4 %

2,7%

Composición de la corteza terrestre

Son minerales constituidos por un solo elemento químico

Azufre nativo (S)

Cobre nativo (Cu)

Diamante (C)

Oro nativo (Au)

Estos minerales son combinaciones del azufre (S) (sulphur en latín) con un metal

Pirita: sulfuro de hierro

Cinabrio: sulfuro de mercurio

FeS2

PbSHgS

Galena: sulfuro de plomo

Metal + Oxígeno Metal + OH

Son combinaciones de

Hematites Hematites u oligisto u oligisto (un tipo de (un tipo de óxido de hierro)óxido de hierro)

Fe2O3

Magnetita Magnetita (otro tipo (otro tipo de óxido de hierro)de óxido de hierro)

Fe3O4

Limonita (un tipo de hirdróxido de hierro)

Goethita Goethita (otro (otro tipo de hidróxido tipo de hidróxido de hierro)de hierro)

FeO(OH)

BauxitaBauxita

Es la única mena de aluminio

Aunque no lo parezca, de este mineral se extrae el aluminio

Estos minerales son sales que forman los elementos halógenos

Halita o sal gemaNaCl

Cloruro sódicoSilvina

KClCloruro potásico

FluoritaCaF2

Fluoruro de calcio

Estos minerales contienen el anión carbonato CO=3

(carbonato de calcio)

Ca CO3 Calcita Aragonito

Romboedro Prisma hexagonal

Son un ejemplo de polimorfismo (misma composición pero distinta estructura cristalina)

CalcitaCalcita Ca CO3

(carbonato de calcio)

Calcita puraCalcita pura

Calcita Calcita con con impurezasimpurezas

CalcitaCalcita

Calcita: Calcita: variedad variedad dientesdientesdedeperroperro

De las rocas calizas, que están formadas por calcita, se obtiene la cal (CaO , óxido de calcio), con la cual se encalan tradicionalmente las casas de Andalucía y otros pueblos del Mediterráneo.

Estos minerales contienen el anión sulfato SO=4

Yeso especularCristales de yeso

Geoda gigante de yeso

El yeso es sulfato de calcio hidratado.

Contienen Silicio (Si) y Oxígeno (O) en combinación

con otros elementos químicos.

Es el grupo más común en la corteza terrestre, y

también el más variado y con fórmulas químicas que

pueden llegar a ser muy complejas.

Estructura básica de los minerales silicatados

Oxígeno

Silicio

Aluminio

Hierro

Calcio

Sodio

Otros

O Si

Al

Fe

Ca

Na

49,3%

25,8%

7,6 %

4,7 %

3,4 %

2,7%

Composición de la corteza terrestre

Cristales de Cuarzo

(variedad pura o cristal de roca)

SiOSiO22

Variedad Variedad cuarzo cuarzo amatistaamatista

Cuarzo Cuarzo rosarosa

Cuarzo Cuarzo ahumadoahumado

Tallado para Tallado para joyeríajoyería

Calcedonia azulCalcedonia azul Cuarzo rosaCuarzo rosa

Cuarzo Cuarzo amatistaamatista

Cuarzo Cuarzo ahumadoahumado

Ojo de tigreOjo de tigre

Variedad Variedad microcristalina: ÁGATAmicrocristalina: ÁGATA

ÁGATAÁGATA

Geoda de Geoda de cuarzocuarzo

Bordes cortantes

Variedad Variedad micro-micro-cristalina: cristalina: SÍLEXSÍLEX

SÍLEXSÍLEX

Casi todos los granos de arena de las playas son de cuarzo

ArcillaArcilla

Muestras del trabajo en arcilla realizado por alumnos del I.E.S. Suel de Fuengirola

Feldespato potásico: ortosaFeldespato potásico: ortosa

KAlSi3O8

K: potasioAl: aluminioSi: silicioO: Oxígeno

Mica Mica negra o negra o biotitabiotita

(KAl3H2(SiO4)3)K: potasioAl: aluminioH: hidrógenoSi: silicioO: Oxígeno

Mica blanca Mica blanca o moscovitao moscovita

KAl2(Si3Al)O10(OH)2

GranatesGranates(Mg,Fe,Mn)(Mg,Fe,Mn)33(Al,Fe)(Al,Fe)22(SiO(SiO44))33

GranatesGranates

ZafiroZafiro

Zafiro en brutoZafiro en bruto

Zafiro tallado Zafiro tallado para joyeríapara joyería

LapislázuliLapislázuli

OlivinoOlivino (Mg,Fe)2SiO4

Es un silicato de hierro y magnesio

TalcoTalco (Mg,Fe)2SiO4

Es un silicato de magnesio

Un mineral es mena de un elemento químico de interés cuando contiene cantidades aprovechables de dicho elemento.

PbS

Galena: sulfuro de plomoPlomo (Pb)

SEPARACIÓN Pb - S

Por ejemplo

Azufre (S)(residuo)

“La galena es mena de plomo”

Utilidad de los mineralesUtilidad de los minerales

Son utilizadas Son utilizadas en joyeríaen joyería

Son la Son la materia prima materia prima para fabricar para fabricar sustanciassustancias

Constituyen la Constituyen la mena de mena de metales útiles metales útiles para el ser para el ser humanohumano

El ser humano viene extrayendo minerales metálicos desde hace mucho tiempo. Esto ha sido posible porque estos minerales aparecen concentrados en YACIMIENTOS en los que resulta rentable la extracción.

Se pueden observar las antiguas galerías romanas. Minas de Riotinto (Huelva)

Minas a cielo abierto Riotinto (Huelva)

Las minas son explotaciones de los yacimientos.

La historia de la humanidad está ligada a los La historia de la humanidad está ligada a los metales desde el fin de la Edad de Piedrametales desde el fin de la Edad de Piedra

Puntas de flecha de bronce utilizadas en las grandes culturas de la Antigüedad durante la Edad de Bronce (tercer y

segundo milenio a.C.).

Puntas de lanza de bronce, región del Mediterráneo, segundo

milenio a.C.

Conjunto de monedas antiguas de cobre y bronce.

Hachas de cobre y bronce, usadas en Europa durante la Edad de Cobre y Bronce.

Dedales y agujas de cobre y bronce, Imperios Romano y Binzantino.

Tienen importancia económica los “Metales Nobles”: oro, plata y platino.

Platino nativo (Pt)

Oro nativo (Au)

Gas de escape

Plata (Ag): no suele aparecer nativa

Calcopirita: sulfuro de cobre y hierro

Cinabrio: sulfuro de mercurio

PbS

HgS

Galena: sulfuro de plomo

Blenda: sulfuro de hierro y cinc

(Zn,Fe)S

Perdigones

BronceLatón

Cables

Pilas

Aleaciones

Termómetros

Es muy tóxico

CuFeS2

Pirita: sulfuro de hierro. No es mena de hierro, sino de azufre

FeS2

H2SO4

Diversos usos industriales

Hematites u oligistoFe2O3

SnO2Casiterita

Bauxita AlO(OH)

Hojalata

Uraninita

Ilmenita

CromitaAcero inoxidable

Aleaciones ligeras

Radiactivo

VidrioVidrio

Tecnología digitalTecnología digital

Material de Material de construcciónconstrucción

AlfareríaAlfarería

NaCl Cloruro sódico obtenido en salinas

Silvina KCl Cloruro potásico

Fluorita CaF2

Fluoruro de calcio

Conservante (salazones)

Fertilizante plantas

Complemento dietético

Esmalte dental

PbSGalena: sulfuro de plomo

El volumen será: V = 40 cm3 – 30 cm3 = 10 cm3

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