Minerals i sistemes cristal·lins

32
MINERALS I SISTEMES CRISTAL·LINS Xon Vilahur Godoy. Maig 2014 XON VILAHUR GODOY

description

Aquesta és la tercera presentació sobre cristalls del projecte "Un Univers de cristalls", Per a treballar cristalografía y elements de simetría dels minerals amb els alumnes de Ciències de la Terra i del Medi Ambient a Batxillerat.

Transcript of Minerals i sistemes cristal·lins

Page 1: Minerals i sistemes cristal·lins

MINERALS I SISTEMES CRISTAL·LINS

Xon Vilahur Godoy. Maig 2014

XON VILAHUR GODOY

Page 2: Minerals i sistemes cristal·lins

ÍNDEX

1. Definició de mineral

2. Cristall i cel·la cristal·lina

3. Propietats dels cristalls

4. Elements de simetria

5. Sistemes cristal·lins – Xarxes cristal·lines planes

– Xarxes cristal·lines tridimensionals

– Sistemes cristal·lins

6. Minerals i sistemes cristal·lins

• Cúbics

• Tetragonals

• Ortoròmbics

• Hexagonals

• Trigonals

• Monoclínics

• Triclínics

7. Hàbits cristal·lins

8. Bibliografia Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

Page 3: Minerals i sistemes cristal·lins

MINERAL MINERAL:

• Sòlid homogeni, natural, composició química definida i una disposició atòmica ordenada.

• Els ions, àtoms o molècules estan ordenats en les tres direccions de l’espai.

• Els sòlids que no tenen aquesta disposició atòmica ordenada s’anomenen amorfs, p. ex. el vidre.

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

Page 4: Minerals i sistemes cristal·lins

CRISTALL L’ordenament intern tridimensional del mineral es pot considerar com la repetició d’un “motiu” : la cel·la fonamental.

La cel·la fonamental dels minerals es pot reflectir en la seva forma externa i donar lloc a cossos amb cares planes, arestes i angles.

Aquests cossos s’anomenen cristalls.

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

Page 5: Minerals i sistemes cristal·lins

CEL·LA CRISTAL·LINA

Haüy (1784) proposa que en els cristalls existeix un bloc elemental paral·lelepípede que es repeteix de forma sistemàtica

Correspon al que avui anomenem “Cel·la fonamental”.

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

Page 6: Minerals i sistemes cristal·lins

CRISTALL: DEFINICIÓ ACTUAL Cristall: objecte que té una estructura cristal·lina. Xarxa + base

Xarxa cristal·lina: conjunt infinit de punts geomètrics (nodes) distribuïts de tal manera que cada node té sempre el mateix entorn.

Tots els nodes de la xarxa són geomètricament equivalents i en podem agafar un qualsevol com a origen.

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

Page 7: Minerals i sistemes cristal·lins

PROPIETATS DELS CRISTALLS

PERIODICITAT:

Els elements de la matèria estan repetits a la mateixa distància en qualsevol direcció, des de qualsevol punt de l’estructura. Les translacions mínimes en un cristall defineixen un paral·lelepípede que genera la cel·la fonamental. La repetició de la cel·la origina la xarxa cristal·lina. La xarxa atorga al cristall propietats físiques I òptiques que varien amb la direcció

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

Page 8: Minerals i sistemes cristal·lins

PROPIETATS DELS CRISTALLS SIMETRIA:

Un cristall té simetria si les cares es poden organitzar en un patró repetit i regular al voltant del centre.

La simetria es dóna en les cares i en els angles.

Es pot observar la simetria movent el cristall de tal manera que al final es veu el cristall igual que al principi.

L’observació de simetria als cristalls de gel per part de Kepler (1611) va donar lloc a l’estudi aprofundit de la simetria dels materials.

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

Page 9: Minerals i sistemes cristal·lins

ELEMENTS DE SIMETRIA EIX DE ROTACIÓ:

Un cristall té un eix de rotació si podem girar-lo al voltant d’un punt i es veu exactament el mateix. PLA DE SIMETRIA

Un cristall té simetria de reflexió si es pot dividir en dues meitats iguals per un pla imaginari, cada meitat és la imatge de mirall de l’altra. INVERSIÓ

Ës una combinació d’una rotació seguida d’una inversió de 180º. El CENTRE DE SIMETRIA

És un element de simetria puntual que inverteix l’objecte a través d’una línia recta.

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

Page 10: Minerals i sistemes cristal·lins

XARXES CRISTAL·LINES XARXES PLANES

• La xarxa ve definida per dues translacions: a i b i l’angle que formen entre elles.

• Només hi ha 5 possibles xarxes planes:

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

Page 11: Minerals i sistemes cristal·lins

XARXES CRISTAL·LINES XARXES TRIDIMENSIONALS: • La xarxa ve definida per les

tres translacions fonamentals: a i b i c i els angles que formen entre elles.

• Existeixen 14 tipus diferents de xarxes tridimensionals (xarxes de Bravais) .

• S’agrupen en 7 sistemes cristal·lins.

• Cada sistema cristal·lí ve definit pels valors de les translacions i els angles que formen.

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

Page 12: Minerals i sistemes cristal·lins

SISTEMES CRISTAL·LINS • La morfologia dels cristalls és un mètode valuós per a la

seva classificació. • Els cristalls s’agrupen en 7 sistemes cristal·lins

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

Page 13: Minerals i sistemes cristal·lins

MINERALS DEL SISTEMA CÚBIC

• També anomenat isomètric

• La cel·la unitat té forma de cub: els tres angles rectes i les tres arestes iguals.

• Presenta 4 eixos de simetria ternaris.

• Minerals del sistema cúbic:

– Diamant, fluorita, halita, galena, magnetita, esfalerita, cuprita, or, pirita, plata, latzurita,…

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

Page 14: Minerals i sistemes cristal·lins

FORMES DEL SISTEMA CÚBIC

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

Page 15: Minerals i sistemes cristal·lins

MINERALS DEL SISTEMA TETRAGONAL

La cel·la unitat és un prisma de base quadrada, amb els tres angles rectes, dues de les arestes de la cel·la iguals i la tercera diferent a elles.

Presència d'un sol eix de simetria quaternari.

Minerals del sistema tetragonal: Calcopirita, zircó, rútil, vesuvianita,…

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

Page 16: Minerals i sistemes cristal·lins

FORMES DEL SISTEMA TETRAGONAL

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

Page 17: Minerals i sistemes cristal·lins

MINERALS DEL SISTEMA ORTORÒMBIC

Cel·la amb els tres angles rectes.

Les tres arestes tenen totes longituds diferents.

O bé té tres eixos binaris o bé un sol eix binari amb 3 plans de simetria.

Minerals del sistema ortoròmbic: Topazi, sofre, aragonita, barita, crisoberil,…

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

Page 18: Minerals i sistemes cristal·lins

FORMES DEL SISTEMA ORTORÒMBIC

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

Page 19: Minerals i sistemes cristal·lins

MINERALS DEL SISTEMA HEXAGONAL

– Té la mateixa simetria que un prisma regular amb una base hexagonal

– Només hi ha una xarxa de Bravais hexagonal.

– Minerals del sistema hexagonal:

• Grafit, beril, apatita, vanadinita,…

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

Page 20: Minerals i sistemes cristal·lins

FORMES DEL SISTEMA HEXAGONAL

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

Page 21: Minerals i sistemes cristal·lins

MINERALS DEL SISTEMA ROMBOÈDRIC

El nom trigonal es considera sinònim de romboèdric, però no ho és, ja que tot romboèdric és trigonal però hi ha cristalls trigonals que no són romboèdrics.

Presència d'un únic eix de simetria ternari.

Minerals romboèdrics:

Magnesita, quars, siderita, calcita, cinabri, corindó, dolomita, hematites,…

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

Page 22: Minerals i sistemes cristal·lins

FORMES DEL SISTEMA ROMBOÈDRIC

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

Page 23: Minerals i sistemes cristal·lins

MINERALS DEL SISTEMA MONOCLÍNIC

– Cristall amb vectors de desigual longitud.

– Formen un prisma rectangular amb un paral·lelogram a la seva base.

– Dos parells de vectors són perpendiculars mentre que el tercer parell fa un angle diferent de 90°.

– Minerals del sistema monoclínic: • Augita, malaquita, guix,

crocoita, hornblenda, titanita, diòpsid,…

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

Page 24: Minerals i sistemes cristal·lins

MINERALS DEL SISTEMA MONOCLÍNIC

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

Page 25: Minerals i sistemes cristal·lins

MINERALS DEL SISTEMA TRICLÍNIC

– El cristall està descrit per vectors de longitud desigual.

– Angles diferents de 90º

– Simetria molt reduïda, només té un centre.

– Minerals del sistema triclínic: • Cianita, rodonita,

sanidina, microclina, etc.

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

Page 26: Minerals i sistemes cristal·lins

MINERALS DEL SISTEMA TRICLÍNIC

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

Page 27: Minerals i sistemes cristal·lins

HÀBITS CRISTAL·LINS • Els exemplars de qualsevol espècie

mineral tenen la mateixa simetria, si es reflecteix en l’aspecte macroscòpic parlem de CRISTALL.

• Gairebé mai no es troben cristalls perfectes.

• Sovint presenten només els mínims elements de simetria.

• La mida de les cares varia molt i té relació amb la facilitat que va tenir el cristall de crèixer en una determinada direcció.

• L’aspecte macroscòpic del cristall es coneix com a HÀBIT CRISTAL·LÍ.

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

Page 28: Minerals i sistemes cristal·lins

HÀBITS CRISTAL·LINS

• ACICULARS: Llargs i prims com agulles • CAPILARS: Fils fins com cabells. • PRISMÀTICS: Amb forma de prismes: beril. • PIRAMIDALS o BIPIRAMIDALS: Amb forma

de piràmide o de bipiràmide (hexagonal, cuadrada, triangular): Jacint de compostela o quars.

• CORAL·LOIDE: Amb forma de corall. • APLANATS o ENSIFORMES: Amb forma

d’espasa • FILIFORMES: Com filferros, a cops retorcits:

plata, coure,… • TABULARS, LAMINARS o FOLIOSOS:

Aspecte tabular o de làmines o fulles: miques,…

http://video.about.com/geology/What-Are-Mineral-Habits-.htm Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

Page 29: Minerals i sistemes cristal·lins

HÀBITS D’AGREGATS CRISTAL·LINS

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

Page 30: Minerals i sistemes cristal·lins

HÀBITS DE MASSES CRISTAL·LINES

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

Page 31: Minerals i sistemes cristal·lins

PROPOSTA D’ACTIVITATS 1. Sessió als ordinadors:

http://recursostic.educacion.es/ciencias/biosfera/web/alumno/1bachillerato/cristalizacion/index.htm

2. Trobar xarxes planes possibles amb els dibuixos d’Escher .

3. Fer cel·les fonamentals amb cartolines.

4. Buscar elements de simetria en les cel·les fonamentals.

5. Buscar elements de simetria en minerals ben cristal·litzats.

6. Determinació sistema cristal·lí dels minerals més comuns amb bons cristalls (fer mesures, angles, cares, miralls, ...)

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014

Page 32: Minerals i sistemes cristal·lins

BIBLIOGRAFIA PÀGINES WEB: • http://ca.wikipedia.org/

• http://www.xtal.iqfr.csic.es/Cristalografia/

• http://www.roquesalcarrer.ad/pdf/unitatminerals.pdf

• http://www.uib.es/facultat/ciencies/prof/jaume.pons/fisestsol/Capitol1_1.pdf

• http://www.mineralogy4kids.org/?q=all-about-crystals

• http://www.slideshare.net/museuciencies/del-mineral-al-cristall-i-la-gemma-11133249

• http://iescmg-abg.blogspot.com.es/2010_09_01_archive.html

Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014