MINERALOGÍA Y PETROGRAFÍAClase 3

Mineralogía28 de octubre 2015

Lissette Wäckerling

Naturales

Homogéneos

Inorgánicos

Cristalinos

Sólidos

Composición química definida(no siempre fija)

MINERALES

ENLACES QUÍMICOS

→ Los enlaces químicos son las fuerzas que unen entre sí a los átomos o iones de los sólidos cristalinos

→ El tipo e intensidad de estos enlaces tiene importancia directa sobre las propiedades físicas y químicas de los minerales

→ Ejemplo: dureza, clivaje, conductividad térmica y eléctrica

• En el modelo del átomo, los electrones creanzonas esféricas de carga negativa alrededor delnúcleo denominadas niveles de energía ocapas

• Cada una de estas capas puede acomodar unnúmero específico de electrones.

• La regla del octeto establece que los átomosse combinan para formar compuestos ymoléculas con el fin de obtener unaconfiguración electrónica estable (configuraciónde gas noble)

• Los electrones más externos se les conocecomo electrones de valencia, son los queintervienen en el enlace químico.

ESTRUCTURA ATÓMICA DE LOS MINERALES

• Transferencia de electrones de valenciadesde un átomo a otro: un átomo cedesus electrones de valencia y el otro losrecibe, cumpliendo ambos con la regla delocteto

• El enlace se produce porque una vezrealizada la transferencia los átomos sevuelven iones de carga contraria quese atraen

ENLACE IÓNICO

• No todos los átomos se combinan mediante la trasferencia de electronespara formar iones. Otros átomos comparten electrones.

• Por ejemplo, los elementos gaseosos oxígeno (O2), hidrogeno (H2) y cloro(Cl2) existen como moléculas estables que consisten en dos átomosreunidos, sin transferencia completa de electrones.

ENLACE COVALENTE

• Enlace producido entre elementos metálicos, de baja electronegatividad

• Los átomos metálicos ceden sus electrones de valencia a una “nubeelectrónica” que engloba a todos los átomos del metal

• Los electrones en esta situaciónson compartidos por los átomos,pero pueden moverse a través delsólido lo que le proporcionapropiedades tales comoconductividad térmica y eléctrica,brillo, maleabilidad y ductilidad.

• Entre los minerales, los principalesrepresentantes de este tipo deenlace son los metales nativos

ENLACE METÁLICO

CARACTERÍSTICAS DE LOS ENLACES

• Los enlace de Van Der Waals son el tipo más débil de enlace que unemoléculas neutras unidas mediante fuerzas dipolares débiles

• No se encuentra frecuentemente en minerales, y cuando se encuentra otorgaal mineral una zona de clivaje y baja dureza

• Ejemplo: grafito, que se desprende fácilmente en láminas

ENLACE DE VAN DER WAALS

→ Las propiedades físicas de los minerales son todos los aspectos

físicos de los minerales que pueden observarse

a escala de muestra de mano,

y que son consecuencia de sus características químicas y

estructurales.

PROPIEDADES FÍSICASDE LOS MINERALES

→ Las propiedades físicas principales son aquellas que están presentes en todos los minerales, y corresponden a:

• Hábito

• Diafanidad

• Brillo

• Color

• Raya

• Dureza

• Clivaje/Fractura

• Tenacidad

• Peso específico

→ Las propiedades físicas secundarias son aquellas que sólo algunosminerales exhiben, y corresponden a: magnetismo, sabor, olor, plasticidad,birrefringencia y la reacción química al ácido clorhídrico, entre otras

→ Apariencia de cristales aislados y la forma en que un grupo de cristales crece juntos

El desarrollo del hábito de un mineral depende de:

• Espacio disponible• Abundancia de componentes que forman el mineral• Tiempo para crecer

→ Si crece sin interferencia el cristal adopta formas relacionadas a su estructura interna. La mayoría de los cristales no exhibe su forma cristalina.

HÁBITO

→ Apariencia de cristales aislados y la forma en que un grupo de cristales crece juntos

Atacamita acicular Atacamita acicular y radial

→ El hábito es una propiedad física que depende tanto de la estructura interna del mineral como de

las condiciones de formación del mineral.Por esto, un mismo mineral puede presentar distintos hábitos.

MINERALOGÍA

Cuarzo prismático Cuarzo masivo

→ Igual estructura cristalina, distinta apariencia externa o hábito

Asbesto

Cuarzo Pirita

Pirolusita

Biotita

Hábitos de cristales aislados

Acicular

Prismático o Columnar

Hojoso o laminar

Micáceo

Fibroso

Tabular

Hábitos de grupos de cristales

Botroidal

Radial

Granular

Masivo

ConcéntricoBandeado

Globular

Dendrítico

Geoda: Cavidad recubierta por deposiciónmineral, pero que no ha quedadocompletamente rellena, de forma más o menosesférica

Drusa: Superficie cubierta por unacapa de pequeños cristales

DIAFANIDAD

→ Es la propiedad que poseen algunos minerales de permitir que la luz los traspase

• Se distinguen tres tipos de diafanidad:Transparente: Un mineral es transparente cuando el contorno de un objetopuede ser distinguido perfectamente a través del cuerpo del mineral,permitiendo el paso de un haz luminoso en su totalidad.

Translúcido: Un mineral es translúcido cuando deja pasar una parte de la luzque le llega y un objeto no se puede distinguir con claridad a través de el.

Opaca: Si la luz no puede ser transmitida a través de ellos, ni siquiera en unalámina delgada

→ Aspecto de la superficie de un mineral al reflejar la luz

• El brillo puede ser metálico o no metálico y esto depende del tipo deenlace

Brillo metálico: Aspecto brillante de metal. Los minerales con este tipo debrillo son opacos (no permiten el paso de la luz) y poseen enlace metálicodominante.

Brillo no metálico: Transmiten la luz (comúnmente transparentes otranslúcidos)

BRILLO

Vítreo

Perlado

Cuarzo

Moscovita

Sedoso

Talco

Terroso

Azufre

Resinoso

Limonita

Met

álic

osN

o m

etál

icos

Molibdenita GalenaPirita

• Se debe a la absorción selectiva de ciertas longitudes de onda de la luz blanca poralgunos de los átomos del mineral.

• Es una característica de fácil observación, aunque a veces es una propiedaddiagnóstica poco confiable.

• Cuando un mineral exhibe una variedad de colores se dice que posee coloraciónexótica. Ésta suele estar causada por la inclusión de impurezas (iones extraños enla estructura cristalina).

• Otros minerales, como el azufre que es amarillo o la malaquita que es verde, sedice que tienen coloración inherente.

COLOR

Color negro: mineral absorbe todaslas longitudes de onda.

Color blanco: mineral refleja todas laslongitudes de onda.

Turqueza

Azufre

Rodocrosita

Azurita Malaquita

ColorColoración inherente

Varios colores de Calcita

ColorColoración exótica

Amatista: cuarzo con impurezas de hierro (Fe+3)

Cuarzo rutilado: con inclusiones de rutilo (TiO2).

Amatista:

Cuarzo rutilado

Cuarzo

RAYA• Es el color de un mineral en polvo y se obtiene frotando el mineral con una

pieza de porcelana no vidriada.

• Aunque el color del mineral puede variar de una muestra a otra, la raya nosuele cambiar, por lo que es una propiedad confiable.

1

5

2

4

3

6

1. Oropimente As2S3

2. Pirita FeS2

3. Cinabrio HgS

4. Malaquita Cu2CO3(OH)2

5. Azurita Cu3(CO3)2(OH)2

6. Hematita Fe2O3

DUREZA

• Es una medida de la resistencia de un mineral a la abrasión o al rayado

• En términos prácticos, la dureza (H) se estima de forma relativa, esto es,comparando si es posible rayar un mineral con otro o qué mineral se rayamás fácilmente con un rayador.

• Para este efecto, Mohs estableció en 1824 una tabla de dureza con 10minerales corrientes.

TABLA RELATIVA DUREZAS DE MOHS

DUREZA MINERAL INSTRUMENTO

1 TALCO

2 YESO

3 CALCITA

UÑA (2 – 2,5)

4 FLUORITA

5 APATITO

6 ORTOCLASA

HOJA NAVAJA (5,1)

7 CUARZO

8 TOPACIO

PORCELANA (6,5)

9 CORINDÓN

10 DIAMANTE

RAYADOR DE TUNGSTENO (8)

PLACA DE VIDRIO (5.5)

MONEDA (3,5)

CLAVO (4,5)

Raya con la uña (H<2.5)

Raya Placa de vidrio (H>5.5)

No se raya con la uña, pero si se raya con el vidrio (2.5<H<5.5)

DurezaEjemplos prácticos

Cristal de fluorita (H: 4)

Cristal de cuarzo (H:7)

Cristal de yeso (H:2)

• Excelente: Se exfolia en finas láminas. Ej.:Micas.

• Perfecto: los planos de exfoliación limitanformas regulares, como cubos (galena,halita), romboedros (calcita).

• Bueno: planos menos visibles y no siempreperfectamente rectos (feldespato, anfíbola,piroxenos).

• Imperfecto: planos con superficie irregular(azufre, apatito)

• Muy imperfecto: no existe clivaje, se sueleobservar fractura.

CLIVAJE

Clivaje (Exfoliación): Es la tendencia de un mineral a romperse a lo largo de planos de dirección definida como resultado de direcciones de

debilidad en su estructura cristalina

• Planos de enlaces débiles

• Se describe la cantidad, dirección y calidad.

Dentro de esta red cristalina esfácil ver como los átomos estánordenados, lo que produce unclivaje con ángulos de 90º

Las líneas representan losquiebres entre los átomos queforman el mineral. Entonces elclivaje es guiado por la estructuraatómica.

Clivaje

Fragmentos cúbicos de Galena producidos porel golpe de un martillo.Notar la consistencia delos de ángulos en 90º. Clivaje Perfecto.

Mica con excelente clivaje enuna dirección.

ClivajeEjemplos

Estas tres direcciones de clivaje sonperpendiculares entre si, generandoformas cúbicas.

Sal común (Halita NaCl) tiene clivaje perfecto en 3 direcciones en 90°

ClivajeEjemplos

Rhombohedral Cleavage - 3

directions

CALCITE

ClivajeEjemplos

• Algunos minerales carecen de planos de debilidad, es decir no tienenclivaje. Estos minerales presentan fractura• Esto se debe a que los enlaces químicos son iguales en todas lasdirecciones.• La mayoría de los minerales se fracturan en forma irregular.

Tipos de fracturas:

• Concoidal : Minerales se rompen en superficies curvas lisas (como elvidrio y el cuarzo).

• Fibrosa o astillosa• Aserrada• Irregular

FRACTURA

La forma en que se rompe un mineral depende de su estructura cristalina,dependiendo del tipo de enlace (enlaces fuertes vs enlaces débiles), cantidad deenlaces y/o presencia de defectos estructurales.

Fractura irregularFractura fibrosa o astillosa

Fractura concoidal Fractura concoidal

TENACIDAD• Es la resistencia que opone un mineral a ser roto, molido, doblado o desgarrado. Esuna prueba de su grado de cohesión. En la práctica, la tenacidad de un mineral se evalúarayando la superficie de éste y observando el resultados:

Tenacidad séctil: el mineral puede cortarse envirutas con un cuchillo. Ejemplo: Plata (Ag).

Tenacidad dúctil: el mineral puede estirarse enforma de hilos o alambres delgados.Ejemplo: Oro (Au).

Tenacidad maleable: el mineral puede sertransformado en láminas. Ejemplo: Cobre(Cu).

• Si el mineral se rompe o reduce a polvo con facilidad al ser rayado, se dice que sutenacidad es frágil. Esto ocurre en minerales donde los enlaces dominantes soniónicos y/o covalentes. Ejemplo: Cuarzo SiO 2 .

• Si en la superficie del mineral se genera un surco al ser rayado, entonces se diceque el mineral convierte la tensión aplicada en deformación plástica. Esto ocurre enminerales en los que predomina un enlace metálico. Ejemplo: Molibdenita MoS2..

• Ejemplo: si un mineral tiene peso específico es 3, significa que una muestrade ese mineral pesa 3 veces lo que pesaría un volumen igual de agua.

• La mayoría de los minerales tienen un peso especifico de ~2,7 aunque elpeso específico medio de los minerales metálicos es aproximadamente de 5

• Algunos minerales metálicos tienen un peso específico 2 ó 3 veces el de losminerales formadores de las rocas. La galena es una mena de plomo, tieneun peso específico de 7,5; y el del oro de 24 quilates es de aproximadamente20.

PESO ESPECÍFICO

• El peso específico (G) de un mineral es un número que expresa la relación entre su peso y el peso de un volumen igual de agua a 4ºC.

• Sabor: la halita es la sal común, por lo que es fácilmente identificable con la lengua.

• Olor: la raya de minerales que contienen azufre huele a huevos podridos.

• Tacto: el talco produce una sensación jabonosa, mientras que el grafito, de grasa.

• Magnetismo: unos pocos minerales, como la magnetita, tienen un elevado contenido de Fe y pueden ser captados con un imán.

• Birrefracción: cuando se coloca un trozo de calcita sobre un material impreso, las letras parecen duplicadas. Esta propiedad óptica se conoce como birrefracción.

• Reacción químicas: al colocar una gota de ácido clorhídrico diluído en la superficie fresca de un carbonato, se producirá una efervescencia.

• Algunos minerales logran adherirse medianamente a la lengua (crisocola, turquesa).

PROPIEDADES SECUNDARIAS

Son aquellas propiedades que determinan o caracterizan un mineral.

• Sabor salado de la halita• Calcita reacciona (efervece) con ácido clorhídrico• En calcitas transparentes se puede observar birrefracción• La chalcantita tiene sabor agrio• El olor y color del azufre• El magnetismo de la magnetita• Crisocola  normalmente se adhiere a la lengua

Chalcantita

Azufre

PROPIEDADES DIAGNÓSTICAS

Crisocola

MagnetitaCalcita Halita

POLIMORFISMO

→ Polimorfismo: Habilidad de una sustancia de igual composición química de cristalizar con distinta estructura cristalina

• Cuando los mismos elementos químicos se asocian bajo condicionesfísicas (presión y temperatura) diferentes, la estructura cristalina esdiferente, y también lo pueden ser los tipos de enlace

• Esto hace que haya minerales distintos con idéntica composición química.

• Por ejemplo: calcita y aragonito (CaCO3) y grafito y diamante (C).

Calcita Aragonito Grafito Diamante

El diamante (sistema cúbico) es estable a altas presiones, por lo que poseeelevado peso específico y dureza. Su estructura cristalina tiene fuertesenlaces covalentes. Es uno de los mejores aislantes eléctricos conocidos.

El grafito (sistema hexagonal) es estable a bajas presiones y temperaturas,su estructura cristalina se caracteriza por hojas ligadas entre sí por débilesenlaces “Van der Waals”, lo que le confiere una perfecta exfoliación basal,bajo peso específico y dureza. Posee una conductibilidad eléctricarelativamente alta.

ISOMORFISMO

• Isomorfos: Cristales que tienen la misma forma externa (cristalizan en elmismo sistema) y distinta naturaleza o composición química.

PSEUDOMORFISMO

• Los minerales presentan pseudomorfismo cuando tienen una forma externaque no es propia de su estructura interna cristalina.

• El pseudomorfismo se puede producir por sustitución de un mineral porotro, por ejemplo, por alteración o por relleno de cavidades dejadas por unmineral anterior.

Hematita pseudomorfo de Pirita