http://www.geo.arizona.edu/xtal/geos306/fall07-11.htm

Química de los Minerales La composición química de un mineral es una de sus propiedades fundamentales. Especies

minerales se definen por su química y su estructura cristalina. Desde los anos 1600's se ha observado que la composición química ideal de un mineral puede

ser expresada como cantidades integradas de varios elementos. Por ejemplo, SiO2 o Mg2SiO4. De esta observación se deduce nuestro entendimiento que la celda unitaria contiene toda la información acerca de un cristal, y que hay un numero entero de átomos en la celda unitaria. El símbolo Z representa el numero de las unidades de la formula química que están contenidas en una celda unitaria. Para el cuarzo, SiO2, Z = 3, significa que hay 3 Si y 6 O en una celda unitaria de cuarzo.

Balance de carga La formula química de un mineral debe mostrar la carga balanceada. Esto significa que no

existe exceso de aniones o cationes. En particular, se mantiene para los óxidos minerales. Algunos óxidos minerales incluyen:

Nombre del Mineral Fórmula Química

cuarzo SiO2

albita NaAlSi3O8

forsterita Mg2SiO4

diopsido CaMgSi2O6

hematita Fe3+2O3

El balance de carga no es fácil en los suilfuros. Esto es debido que hay enlaces metal-metal o asufre-asufre. Por ejemplo, algunos sulfuros de niquel:

Nombre del Mineral Formula Quimicamillerita NiS

vaesita NiS2

heazlewoodita Ni3S2

Variaciones químicas Las formulas quimicas dad arriba se las conoce como formulas ideales. Ellas representan la

composition ideal del mineral. Realmente los minerales tienen cantodades pequenas de otros elementps en ellos. Por ejemplo, Mg y Fe comunmente se sustituyen el uno al otro. La composicion quimica del olivino de San Carlos - Arizona es generalmente asi:(Mg0.92F0.08)2SiO4.

Los elementos que pueden comunmente substituirse uno con el otro tienen generalmente similares radios y cargas.

Por ejmplo, considerese a los carbonatos:

Nombre del Mineral Formula Quimica

calcita CaCO3

magnesita MgCO3

rodocrosita MnCO3

siderita FeCO3

Todos estos minerales forman cristales con la misma estructura cristalina, y se llaman isoestructurales. Por ello, no es raro encontrar carbonatos con estas estructuras cristalinas que sean mezclas de Ca, Mg, Mn, Fe. Si hay más Ca que en los otros, entonces el mineral se le llama calcita, o si el componente Fe es mayor, al mineral se le llama siderita. Estos minerales forman series. Ver nomenclatura de series en la página 7 de: http://www.minsocam.org/MSA/IMA/ima98(01).pdf

y leer el documento de nomenclatura de series en:http://www.minsocam.org/MSA/IMA/ima98(07).pdf

La formula quimica de los feldespatos albita es NaAlSi3O8, mientras que CaAl2Si2O8 es para la anortita. El radio del Ca y Na son similares, asi que ellos facilmente pueden substituirse, pero sus cargas son diferentes, Na+1 versus Ca+2. To have a mixed feldspar requires a coupled substitution, where Na+1 + Si+4 = Ca+2 + Al+3.

No se encuentran minerals en la naturaleza que tengan la composicion ideal.

Formula de Peso y Densidad El peso de una mol de un mineral puede ser obtenido de su formula quimica y el peso de los

elementos que se obtienen de la tabla periodica ( periodic table ) Por ejemplo el cuarzo, SiO2. Peso = 28.055 + 2*15.9994 = 60.0538 g/mol. Para obtener la densidad del cuarzo se requiere el volumen de la celda unitaria, 113.131

angstroms **3, and Z = 3,

60.0538*3/113.131 = 1.5925 g/mol-ang**3 = 1.5925 g/mol-ang**3 * 1024 (ang/cm)3 / 6.023 x 1023 mol-1 = 2.644 g/cm3.

Obtencion de la formula de los pesos de los oxidos Experimentos en Microprobe frequentemente proporcionan informacion de la composicion

quimica en la forma de % en peso de los oxidos. Este es un ejemplo de como convertir la informacion en % de peso de los oxidos en la formula quimica:

La formula es 3SiO2 + Al2O3 + 3FeO = Fe2+3Al2Si3O12. Esta es la formula para el almandino.

Revisar bibliografía en:

Componente Oxido % peso (g)

Peso (g/mol) moles

Proporcion normalizada

SiO2 36.21 60.08 36.21/60.08=0.60 3

Al2O3 20.49 101.96 20.49/101.96=0.20 1FeO 43.3 71.84 43.30/71.84=0.60 3

Hans-Rudolf Wenk, Andrei Bulakh (2004) Mineral, their Constitution and Origin, Hardback | Published; capítulo 14 (páginas 143-144; 231-232)

Klein, C. and Hurlbut, C.S., Jr., (1998) Manual de Mineralogía, New York, John Wiley and Sons, capítulo 5

Como calcular el % en peso de los elementos de la formula (molecular) de un mineral?

Tomado de: www.geol.umd.edu/~piccoli/probe/calculateweightpercent.htm

Para hacer esto, primerio se necesita determinar el peso molecular del mineral.Por ejemplo: KAlSi3O8  1. Hacer una tabla con 5 columnas, colocar el nombre del elemento en la primera columna.2. En la columna 2, poner el numero de atomos del elemento en la formula del mineral.3. En la columna 3, poner el peso atómico de cada elemento en el mineral (consultar la tabla

periódica).4. Multiplicar el valor en la columna 2, por el peso atómico en la columna 3, y poner los resultados

en la columna 4 (en el caso del Oxigeno, 8 x 15.999 = 127.992).5. Sumar los valores en la columna 4 (y poner el resultado de la suma al final, e.g. 278.330)6. Para calcular el % en peso del elemento en el mineral, dividir el valor de la contribución, al

peso molecular (por ejemplo, O 127.992), dividido por la suma de las contribuciones (278.330), y multiplicado por 100 (llega a 45.99 t % en peso para el O)

 

Elemento Numero de Átomos en la

Formula

Peso Atómico

Contribución al Peso

Molecular

% en peso del Elemento en el

MineralK 1 39.098 39.098 14.05Al 1 26.982 26.982 9.69Si 3 28.086 84.258 30.27O 8 15.999 127.992 45.99      278.330  

Ejercicios de cálculo de composición mineral1. La formula de la pirrotita se escribe como Fe1-xS. Evaluar x en el análisis siguiente (click here

para información de elementos)

Elemento Fe Co Ni S Insoluble

% en peso 57.49 1.50 4.30 35.71 0.33

2. Determinar la formula e identificar el mineral representado por los siguientes análisis (% en peso): Cu: 63.3%; Fe: 11.1%; S: 25.6%

3. Escribir la ecuación para la reacción mineral siguiente:Muscovita + cuarzo = sillimanita + ortoclasa + agua

La importancia de la formula de un mineral es que dice cuanto de un elemento particular esta presente en el mineral. Por ejemplo, ¿cuanto Pb se puede extraer de una tonelada de galena? ¿Cuanto Fe hay en una tonelada de fayalita?