MERCURIO

Propiedades físicas y químicas

El mercurio, de símbolo Hg, número atómico 80, peso atómico 200,59, temperatura de fusión 38.87°C, calor de fusión (15°C) 2,82 cal/g, temperatura de vaporización 356,58°C, calor de vaporización (20°C) 73,27 cal/g, tensión de vapor (20°C) 12x10 -4mmHg, densidad (20°C) 18,5462, configuración electrónica [Xe núcleo] 4f145d106s2, estado natural líquido. Radio atómico 1,50 Å, radio iónico 1,10 Å, Valencias 1,2; electronegatividad 2,00.

Dibeler (1955) determinó la composición isotópica del mercurio de la siguiente manera:

Hg 196 0,156% 201 13,27%

Hg 198 10,12 202 29,64

Hg 199 16,99 204 6,79

Hg 200 23,07 100,36

Geoquímica

El Hg es calcófilo, muestra una gran similitud con el Cd, debido a la contracción lantánida.

“Es posible que la geoquímica del mercurio, en muchos aspectos, sea análoga al cadmio, con excepción de algunas diferencias como resultado de diferencias de ionización de energía de los elementos y la libre energía de formación de sus componentes “(Goldschmidt 1954).

El Hg tiene un alto potencial de ionización (P.I) y por consiguiente una marcada tendencia a permanecer en el estado nativo: 1° P.I, 10,39 eV; 2° P.I, 18,65 eV.

El Clarke del Hg es aún incierto

Corteza terrestre:

0,0 ppm Clarke y Washington (1924)

0,05 ppm Fersman (1939)

0,077 ppm Vinagradov (1949)

Universo:

0,3 átomos por 106 átomos Si Mason (1966)

Cosmogeoquímica: El Hg es conocido en la atmósfera solar. Se reporta 0,2 ppm de Hg en los meteoritos de la fase troilita y menor de 0,01 ppm en condritos. Los condritos carbonáceos revelan de 20 a 114ppm de Hg (Ehhmann y Lovering). La perdida de mercurio en los meteoritos se debe al calentamiento en su paso a través de la atmósfera terrestre.

Rocas Ígneas: La concentración de mercurio que se encontró en varias rocas ígneas se muestran de la siguiente manera (Fairbridge, 1972):

Rocas Magmáticas

(Berg, 1927) 0,027 ppm(Clarke y Washington, 1927) 0, 1/1(Noddack) 0, 02(Goldschmidt, 1938) 0,1

- Granito(Stock y Cucuel, 1934) 0,058(Preuss, 1941) 0,01

- Intrusivo Ácido(Saukov, 1946) 0,064

- Gabro(Stock y Cucuel, 1934) 0,079(Preuss, 1941) 0,1

- BasaltoKaiserstuhl(Stock y Cucuel, 1934) 0,1

- Efusivos Básicos(Saukov, 1946) 0, 09

En regiones de mineralización de Hg, el Clarke puede alcanzar de 1 a 20 ppm.

Suelos: El cinabrio no se altera fácilmente y se puede encontrar como un mineral detrítico. Sin embargo, debido a su fragilidad desaparece luego de una corta transportación (en pocos km).

Atmósfera: La atmósfera terrestre contiene cantidades relativamente grandes de Hg como consecuencia de los procesos metalúrgicos industriales, evaporación natural, erupciones volcánicas y humo de carbón. La eliminación tiene lugar a través de la lluvia y la absorción del suelo. Se han encontrado las siguientes concentraciones: aire, 2x10 -8g/m3; agua de lluvia, 2x10-4 ppm; agua termal, 2x10-5 ppm.

Biosfera: Se ha detectado presencia de dispersión de mercurio en animales y algas marinas. La biogeoquímica del Hg es aún desconocida.

Aureolas o coronas: Las aureolas de dispersión son útiles en la prospección. Ellas pueden ser primarias o secundarias. Esta última puede ser el resultado de un agente de dispersión mecánica o una diseminación de mercurio en un estado gaseoso disuelto. Este método de prospección también puede ser utilizado para otros depósitos metálicos que emitan pequeñas cantidades de Hg (Hawwkes y Williston).

Mineralogía

La mineralogía del Hg es comparativamente simple. El único mineral común es el cinabrio. Puede ser primario o un producto de alteración de sulfuros básicos que contienen Hg Los otros minerales son rarezas mineralógicas, entre las cuales, el oxisal revela condiciones climáticas áridas. El mercurio nativo es frecuentemente un producto de oxidación del cinabrio.

Tabla 18.4 Minerales de mercurio

Nombre FórmulaHg nativoCinabrioMetacinabrioTiemannitaColoradoitaLivingstonitaMoschellandsbergitaAqueritaKongsbergitaPotaritaAmalgamaCalomelCoccinitaMontroyditaMagnolitaEglestonitaKleinitaTerlinguaitaMosesitaSchuetteita

HgHgSHgSHgSeHgTeHgSb4S7

Hg3AgXHgAgxHgAgHg2Pd3

Hg3Au2

Hg2Cl2

HgI2

HgOHg2TeO4

Hg2OCl2

Hg2N(Cl,SO4)xH2OHg2OClHg6(NH)3)2Cl2(SO4)(OH)4

HgSO4.2H2O

Algunas de las características de los minerales de mercurio son: a) color brillante (amarillo y rojo); b) una dureza con menos de 3,5 en la escala de Mohs; c) alto índice refractivo (>2) de transparencia y alta birrefringencia, si no es isométrico.

Los índices de mercurio pueden aparecer en los siguientes minerales: tetraedrita y tennantita.

Geología Económica

El Hg aparece de manera marcada en depósitos “epitermales”, aunque también aparece como trazas en sulfuros mesotermales. El cinabrio es conocido en fuentes termales, donde es presuntamente llevado como sulfuro complejo. El origen de los depósitos de cinabrio se explica, con frecuencia, por un proceso similar, pero estos depósitos pueden ser singenéticos o epigeneticos.

El disulfuro y el sulfuro compuesto del Hg son portadores potenciales de mineral y la deposición puede ocurrir a través de cualquier mecanismo que disminuya la estabilidad de estos compuestos, por ejemplo: decrecimiento de la temperatura, pH, oxidación o dilución.

En el Perú, el depósito de Huancavelica está localizado a lo largo de un anticlinal con dirección NS cortada por andesitas terciarias y basaltos. Las areniscas porosas y la caliza fisurada están impregnadas con cinabrio, pirita, mispiquel, rejalgar, calcita, baritina, cuarzo y bitumen.

MOLIBDENO

Propiedades físicas y químicas

El molibdeno, de símbolo Mo es un metal muy duro con un peso específico de 10,2 a 20°C; es maleable, dúctil y excesivamente duro. Su óxido vaporiza (sublima) aproximadamente a 1400°C, el metal puro se disuelve a 2622°C ± 10°C y su punto de ebullición es a 5560°C ± 20°C. El calor de fusión (disolviendo) es 6,6kcal/g-mol; el calor de vaporización es de 128kcal/g-mol, la conductividad termal a 20°C es 0,35cal/cm/cm/°C/s; el calor específico a 20°C es 0.061cal/g/°C, la conductividad eléctrica de 0 a 20°C es 0,19ª -1,0 microhoms. El volumen atómico del molibdeno es 9,4, y el radio atómico es 0,68Å cuando está en estado metálico. El peso atómico del Mo es 95,94, número atómico 42 y el metal cristaliza en el sistema cúbico.

El radio atómico es 0,68Å (+4). El primer potencial de ionización del metal es 166kcal/g-mol. El valor de Pauling de electronegatividad es 1,8. En ocurrencias naturales los cristales son encontrados mayormente en coordinación tetraédrica y hexaédrica. El radio iónico del Mo con valencia +4 es 0,70Å y el radio iónico de valencia +6 es 0,62Å.

Hay siete isótopos estables de Mo. El más común es 98(23,78%); los otros en orden de decrecimiento en abundancia son: 96(16,53%), 92(15,84%), 95(15,72%), 100(9,63%), 97(9,46%), 94(9,04%).

La valencia más común es +6, y las valencias menos comunes (estados de oxidación) varían desde +5, pasando a +4,+3, a +2, la menos común. La estructura de electrón es: (Kr) 4d5s1. A elevadas temperaturas el Mo tiene una alta afinidad con el hierro y además con el níquel, titanio, manganeso y magnesio.

Lo anterior sugiere que el Mo podría tender a concentrarse en la zona rica de hierro-níquel de la tierra y otro tipo de cuerpo terrestre. Los iones de Mo tienden a ser fijados por radicales de FeO y MnO2. Esto sugiere que el Mo podría ser “arrojado” hacia arriba desde el interior de la Tierra, además se sugiere que el manto de la Tierra puede estar agotado en comparación con los volúmenes en el núcleo y en las zonas cercanas a la superficie terrestre.

El Mo tiene una alta afinidad por los sulfuros. Durante la cristalización hidrotermal (cristalización de soluciones calientes usualmente bajo altas presiones) los sulfuros de otros metales se forman sólo después de la cristalización de la molibdenita.

En temperaturas marcadamente bajas, particularmente en ausencia de sulfuros. Los iones de Mo encuentran una alta afinidad con los iones de calcio y plomo.

Cuando el dióxido de manganeso (MnO2), óxido ferroso (FeO) o sus óxidos hidratados están presentes, como en las zonas de oxidación o en sedimentos, el Mo tiende a entrar en configuraciones similares a FeO.3MoO3.8H2O. Los nódulos ricos en Mn-Fe abundantes en el suelo oceánico pueden tener comúnmente molibdeno de 200-2000ppm. En ambientes hidrotermales (temperatura media) y epitermales (baja temperatura) mineralizan en vetas, las cuales presentan una tendencia por un color azulino; la ilsemannita se forma cuando el hierro ferroso es bajo y la concentración de iones de molibdeno es alta. Hermosos y brillantes cristales de wulfenita tienden a formarse en las proximidades de la siderita (FeCO3) y como inclusiones delgadas en la siderita. Estas tendencias son expresadas en las ecuaciones siguientes:

Fe2+ + Mo6+ = Fe3+ + Mo5+

Geoquímica

El Mo probablemente se halle concentrado alrededor de 3 ppm, en la atmósfera solar 0,02 ppm, en meteoritos Ni-Fe, encima de 16,6 ppm (max), y en troilitas por encima de 11 ppm.

En rocas basálticas de la Tierra, la abundancia es 2-4 ppm (Rankama y Sahama, 1954) y en rocas graníticas 2,3 ppm (Goldschmidt 1958). En aguas marinas es de 0,001-0,005 ppm y al parecer está presente como iones molibdeno y complejos aniónicos, aquí el Mo se origina por la erosión continental y transporte de ríos; y también por la lixiviación de basaltos, gabros, peridotitas, etc., expuestos a la intemperie.

Los nódulos de manganeso están concentrados abundantemente en ciertas pareas del fondo marino con contenidos por encima de 1000 ppm hasta 3000 ppm.

Los magmas graníticos (riolitas) llevan 7 ppm de Mo. Por otro lado, los magmas basálticos tienen alrededor de 2 ppm, y las mesetas de basalto tienen alrededor de 4 ppm de Mo.

Minerales

El mineral de Mo, más común es la molibdenita, MoS2 se encuentra como mineral primario en depósitos metasomáticos principalmente en rocas ácidas (ricas en cuarzo) y algunas veces en pegmatitas básicas (ricas en calcio); y también en vetas hidrotermales particularmente hipotermales (temperaturas altas), mesotermales (temperatura media) y es frecuente en vetas epitermales o teletermales (baja temperatura).

Otros minerales de Mo, son: la Molibdita (MoO3) con energía libre de formación de -157,6kcal/g-mol, formada típicamente de la molibdenita durante las etapas de enfriamiento de los depósitos de reemplazamiento, pegmatitas y vetas hidrotermales. Wulfenita (PbMoO4) y powellita (CaMoO4) se formaron durante la etapa de enfriamiento y meteorización de vetas y depósitos diseminados de concentración de minerales de Pb y Cu. La powellita está asociada con scheelita y de este modo se recupera con tungsteno.

Minerales no comunes de Mo también recuperados comercialemente incluyen la ilsemannita (Mo3O8nH2O) llamado molibdeno azul; Chillagita Pb ((Mo,W)O4) es un isomorfo mixto de wulfenita y stolzita (PbWO4) formada como vetas y pegmatitas frías y/o intemperizadas. Otros minerales son koechlinita (BiO)2(MoO4), lindgrenita Cu3 (MoO4) (OH)2 y ferrimolibdnita Fe2 (MoO4)3.8H2O.

Geología Económica

La molibdenita es extraída como mineral primario o como un subproducto, mayormente en operaciones mineras de cobre. La molibdenita extraída de los depósitos es , o puede ser, recuperada como un mineral primario y ser clasificada como (1) magmática, (2) metasedimentaria, (3) pegmatítica, e (4) hidrotermal. Estas 4 clases de depósitos están relacionadas con la actividad magmática primaria.

En depósitos magmáticos, la molibdenita ocasionalmente se considera como un producto de diferenciación de las rocas ígneas.

En depósitos pegmatíticos e hidrotermales, las trazas de molibdenita son mayormente encontradas en pegmatitas cuarzosas, pero raramente en cantidades económicas. En estas áreas la molibdenita tiende a ser altamente concentrada en la fase cuarzosa. La molibdenita es muy abundante en depósitos donde el valor del cobre decae; la molibdita es más abundante donde los valores del cobre suben y las rocas cajas están altamente sericitizadas.

En pórfidos de cobre, la molibdenita es recuperada como un mineral menor en todos estos depósitos. Los pórfidos de cobre son de gran volumen que el molibdeno se encuentra como subproducto.

La molibdenita también recuperada en esquistos y pizarras cupríferas. La ley del molibdeno es baja en mineralizaciones de Cu-Ni. Es también baja en la multitud de pequeñas noritas, charnockitas y anortositas ricas en calcio.

La molibdenita con frecuencia se encuentra como un mineral menor es depósitos de Cu de alta temperatura que en concentraciones mesotermal y epitermales. La pirrotita-pentlandita-calcopirita son minerales comunes de los depósitos de Cu hipotermal, tendiendo a estar asociados con cantidades menores de estaño (casiterita), tungsteno (wolframita-ferberita), zircón y finalmente fluorita, y usualmente cantidades menos de molibdenita.