Issuu on Google+

TEMA 3. MINERAIS 1. CONCEPTO DE MINERAL. ESTRUCTURA INTERNA DOS MINERAIS Un mineral é calquera elemento ou composto químico sólido que normalmente presenta unha estrutura interna reticular ordenada (cristalino), e que se formou como resultado da acción dun proceso xeolóxico. Os minerais orixínanse en ambientes xeolóxicos moi diversos (sedimentario, diaxenético, metamórfico, magmático), e aparecen asociados constituíndo diferentes tipos de rocas. Se a mesma substancia presenta máis dun ordenamento interno, cada un corresponde a unha especie mineral. É o caso do carbono, que, cando presenta ordenamento cúbico, forma o diamante e cando os seus átomos se distribúen seguindo un modelo hexagonal, forma o grafito.

O estado sólido caracterízase pola forte unión entre as súas partículas constituíntes, que ocupan posicións máis ou menos fixas. Se estas posicións están xeométricamente ordenadas falamos de materia cristalina. Se pola contra están desordenadas, falamos de materia amorfa.

O termo cristal se empregará no sentido tradicional, como unha forma xeométrica regular limitada externamente por caras planas. A maior parte dos minerais preséntanse en fragmentos tan finos, que a natureza cristalina soamente pode determinarse coa axuda do microscopio. Falamos entón do concepto microcristalino. En xeral, os minerais que componen as rocas preséntanse cristalizados e os chamamos holocristalinos. Outros, pola contra, son sólidos amorfos e chamámoslles vítreos. Nalgunha rocas como o basalto os minerais formáronse en máis dunha fase de cristalización e, por tanto, presentan características cristalográficas distintas (fenocristais, microcristais e pasta vítrea). Recorda que un mineral é homoxéneo nas súas propiedades físico-químicas ou mostra pequeñas variacións.


2. ESTRUTURA DA MATERIA CRISTALINA Nos sólidos os enlaces entre átomos, ións ou moléculas adoitan atoparse ordenados nas tres direccións do espazo, constituíndo a materia cristalina. Esta propiedade intuída por algúns naturalistas desde o século XVIII, non tivo confirmación ata comezos do século XX cando Von Laüe demostrou, mediante radiografías con raios X, que os cristais estaban formados polo apilamento de planos de átomos. Defínese cristal como “porción de materia cristalina limitada exteriormente por caras planas, arestas e vértices”. Por extensión tamén se define como “calquera sólido con estrutura interna ordenada”. Pero xa no ano 1848 Bravais demostrou que existen 5 posibles combinacións da posible estructura dos minerales si se deran nun espazoo bidimensional. Defínense as cinco posibles estruturas mediante a disposición nos nudos según sucesións repetidas de traslacións.

A superposición dos cinco tipos de redes planas dá lugar a redes tridimensionales. Ao facelo, demóstrase que só hai 14 redes tridimensionales que se coñecen como redes de Bravais. A redes clasifícanse en 7 sistemas cristalinos definidos polo seu simetría.

Chámanse filas reticulares ás rectas que aliñan os nós con separación entre eles constantes (traslación). Se trazamos outra recta paralela á anterior, temos un plano e se trazamos nel unha serie de filas reticulares, paralelas e equidistantes, resulta unha rede plan: plano reticular. Ao amontoar varios planos idénticos e paralelos ao anterior e separados por unha traslación calquera, obtemos unha rede espacial, que representa a distribución de puntos equivalentes en tres dimensións (nós). As características dunha rede determínase por tres vectores, os ángulos que forman e a posición das moléculas, átomos ou ións: -nos vértices -nos vértices máis un no centro -e nos vértices máis un no centro de cada cara.


Unha rede espacial podemos considerala como o resultado da repetición, por traslación nas tres dirección do espacio, dun motivo chamado malla ou cela elemental.

A materia cristalina caracterízase por: Periodicidade, homoxeneidade, simetría e anisotropía. Periodicidade: As moléculas, átomos ou ións están distribuídos periódicamente nas tres dirección do espacio. Esta propiedade condiciona todas as propiedades físicas dos cristais e a súa limitación no espacio por caras planas, dando lugar a formas poliédricas, que son os cristais. Homoxeneidade: A periodicidade repetida indefinidamente nas tres dirección do espacio, da como resultado a homoxeneidade do medio cristalino. O valor dunha propiedade medida nunha porción dun cristal manténse en calquera porción del. Simetría: Ao ser o cristal un conxunto homoxéneo de puntos que cumpren a periodicidade, podemos falar de simetría, xa que mediante traslacións todos os puntos da rede coincidirían con outros inmediatos. Ademáis podemos establecer elementos de simetría que son:


-planos de simetría: plano imaxinario que divide o cristal en dúas metades especulares.

-eixo de simetría: liña imaxinaria que pasa a través do cristal, ó redor do que, ó realizar este un xiro completo repite dúas ou máis veces o mesmo aspecto. (Binarios, ternarios, cuaternarios, xenarios)

-centro de simetría: é un punto dentro da malla que cando o unimos con calquera da superficie, repite ó outro lado do centro e a mesma distancia un punto similar

Anisotropía: Cando unha propiedade física depende da dirección en que se mide no espacio, dise que é anisótropa, manifestándose con distinta intensidade segundo a dirección. 3. HÁBITOS CRISTALINOS As caras dos cristais medran de distinto xeito segundo as condicións de formación, e, fano preferentemente en direccións privilexiadas; así, os cristais reais adoitan formas especiais, chamados hábitos cristalinos. É dicir, é o aspecto que presenta un cristal como consecuencia do diferente desenvolvemento das súas caras. Os adxectivos empregados para nomealos describen o aspecto do crital:


-

Acicular (aspecto de agullas) Ex: crisotilo, epidota, rutilo http://presentacionespp.blogspot.com.es/2010/10/habito-acicular.html Tabular (formando láminas planas) Exemplo: grafito Cúbico (pirita, galena, fluorita) Octaédrico (magnetita) Fibroso (malaquita) Escamoso ou lenticular

4. AGREGADOS CRISTALINOS Na natureza os cristais raramente medran illados, normalmente se presentan en agregados de individuos de tamaño variable; así, atopámonos con dimensións moi pequeñas como no caso dos minerais das arxilas, que son microscópicos ou outros que acadan máis dun metro. Agregados dendríticos (Pirolusita)

Agregado botroidal (forman grupos esféricos, ex. Goethita) Cueva de las Espadas y los cristales (Naica, Mexico). Selenita (var. Xeso)

Drusas: cristais, normalmente de pequeno tamaño, que recobren unha superficie.

Xeodas: os cristais tapizan o interior dunha cavidade, deixando o burato central. O exemplo máis típico é a amatista que se forma por precipitación de sílice disolta na auga que circula polas cavidades esféricas que deixan as lavas ó arrefriarse rápidamente. http://www.almediam.org/articulos/articulos_091.htm


Maclas: son agregados formados por dous o máis cristais que entre si presentan unha simetría. Esta simetría está determinada, segundo os casos, por un eixo ou por un plano de macla que define o tipo de asociación.

Xeoda

Macla de karlsbad (ortosa)

Macla punta de flecha (xeso) 5. CRISTALIZACIÓN O proceso que orixina os minerais denomínase cristalización. Consiste na agrupación ordenada de partículas elementais que se agregan por xustaposición a un núcleo ou “xerme”cristalino. A cristalización ten lugar na natureza baixo determinadas condicións: -

Presión Tempo, espacio e repouso Presencia de partículas sólidas. A presencia de impurezas ou partículas sólidas, modifican a morfoloxía e deteñen o crecemento do cristal. Temperatura: se a temperatura se eleva, as partículas chocan entre elas e resulta máis difícil a unión. Se a temperatura é a adecuada as partículas quedan unidas e forman un núcleo de cristalización a partir del vanse formando os cristais do mineral.

XÉNESE NATURAL DOS CRISTAIS -

Solidificación de masas fundidas (concentración magmática/rochas magmáticas) Sublimación: supón o paso directo do estado gasoso ó sólido (o xofre nas erupcións volcánicas) Precipitación de disolucións sobresaturadas (depósitos evaporíticos en depresións mariñas). Halita, silvina… Depósitos hidrotermais nas discontinuidades das rochas (última fase da consolidación magmática) Depósitos meteóricos (procesos de alteración de minerais por meteorización)


Seixo Branco (Oleiros)

Canteira de Caolins (Burela)


Filón se seixo (Cangas de Foz)

6. POLIMORFISMO, ISOMORFISMO. Cada mineral é o resultado dunhas condicións ambientais físico-químicas. Este mineral evoluciona cando as condicións varían, producíndose un cambio na estructura e forma dos cristais dese mineral. Esta circunstancia orixina dous ou máis minerais coa mesma composición química, pero con propiedades físicas (dureza, cor,…) que poden chegar a ser moi distintas. Este fenómeno coñécese como polimorfismo.

Marcasita

Pirita

Calcita/Aragonito -

Segundo o concepto de mineral, cada substancia cristalina presenta unha composición química fixa e unha estructura cristalina única para ela. Pero o estudio de diversos minerais demostrou que existen casos de substancias químicamente diferentes que posúen a mesma estructura e incluso a mesma forma externa. Dise que estas substancias son isomorfas.


o

O isomorfismo prodúcese por substitución, dentro dunha estructura, dun ión por outro distinto, pero de radio moi similar para que non se altere a coordinación.  Serie del Olivino (Forsterita-Fayalita). Silicato de Mg-Fe.  Serie das Plaxioclasas (Albita-Anortita). Aluminosilicatos de Na/Ca

7. PROPIEDADES FÍSICAS DOS MINERAIS As propiedades físicas dos minerais son aquelas características que presentan os minerais ao seren sometidos a accións mecánicas, caloríficas, eléctricas, luminosas, etc.. 7.1 Propiedades relacionadas coa súa estrutura Dureza. A dureza é a resistencia que opón a súa superficie a ser raiada por outro corpo que posúa forma punzante. Para esta identificación recórrese a escala de Mohs, establecida no século XIX polo mineraloxista australiano F. Mohs que introduciu unha escala de dureza de dez niveis.

Uña (dureza 2,5) Moeda de cobre 3,5 Navalla 5,1 Vidro 5,5 Porcelana ou aceiro dunha lima 6,5

Exfoliación e Fractura Cando un mineral é sometido a unha percusión pode responder rompéndose. Se a rotura produce superficies planas , con dirección coincidentes cos planos reticulares, decimos que o mineral é exfoliable. Pola contra cando non é así decimos que non é exfoliable e o mineral ten unha fractura que pode ser: concoidea-irregular-astillosa-ganchudaterrosa.

Sílex

Actinolita


Tenacidade Resistencia que opón a ser deformado ou roto. -

Fráxil: seixo, xofre. Rompen con facilidade Maleable: Poden extenderse en láminas. Exemplo o cobre, oro, plata, platino. Elástico: Poden flexionarse e recuperan a súa forma inicial cando cesa o esforzo. Exemplo as Micas Dúctil: Pode extenderse en fíos: cobre.

Peso específico Peso da unidade de volumen da dita substancia. Nos minerais depende da natureza dos átomos que os constituén e da densidade do retículo cristalino que forman. Punto de fusión

7.2 Propiedades ópticas Cor Cando a luz branca incide na superficie dun mineral, parte dela relíctese e parte refráctase. Se a luz non sofre absorción, o mineral é incoloro. Se absorbe todas as lonxitudes de onda, o mineral é negro. Algúns minerais exhiben distintas cores cando a luz é transmitida en dirección cristalográficas diferentes. Esta absorción chámase pleocroísmo. Se só hai absorción en dúas direccións, como na turmalina, dicroísmo. http://kaiajoyasuruguay.blogspot.com.es/2012/07/ciencia-el-tricroismo-el-dicroismo-y-el.html Nalgúns minerais a cor é unha propiedade fundamental directamente relacionada cos seus elementos constituíntes principais e é, por tanto, constante e característica. Nestes minerais chamados idiocromáticos (cor propia), a cor serve como medio de identificación importante. Así a malaquita sempre é verde e a azurita, sempre azul. Olivino Outros minerais, que mostran unha variación de cor, chámanse alocromáticos (cor accidental). Estes deben a súa coloración a pequenas cantidades de impurezas químicas, defectos na estructura cristalina ou inclusións finamentes divididas doutros minerais. Rubí e zafiro son variedades “contaminadas” do corindón. O seixo puro é incoloro (cristal de roca)


Seixo amatista: violeta (Fe+3); Seixo citrino: amarelento (quentamento do seixo amatista); seixo afumado: grisáceo (seixo con Al sometido a radiación natural); Seixo rosado (impurezas de Mg e Ti). Cor da raia. É a cor do po fino do mineral triturado ou raiado. Facilita o saber se nos atopamos ante un mineral con cor propia ou non. Aínda que a cor do mineral cambie, a cor da raia é constante. Brillo. É o aspecto xeral da superficie dun mineral cand reflicte a luz. Hai dous tipos: -Metálico: Pirita, calcopirita, galena, ouro, plata, cobre -No metáilico: Xeralmente son de cores claras. Poden ser: Vítreo: Seixo, Halita Resinoso: Xofre, Blenda Nacarado: Mica, Xeso en superficies de exfoliación Graxo: Grafito, Seixo masivo Adamantino: Circón, Diamante Sedoso: Amianto, Xeso Birrefrinxencia ou dobre refracción: Algúns minerais presentan a propiedade de desdobrar os raios de luz refractados en dous. Un compórtase como raio ordinario e outro, que non obedece ás leis de refracción, denomínase raio extraordinario. (Espato de Islandia, Cordierita) 7.3 Propiedades magnéticas Un mineral é magnético cando pose ser atraído por un imán ou poden, eles mesmos atraer ó ferro. Segundo esta propiedade divídense en: -ferromagnéticos: Son fortemente atraídos. (Magnetita, pirrotina)

-paramagnéticos: se son débilmente atraídos. (Biotita, rutilo, berilo) -diamagnéticos: O imán repele débilmente. (Xofre, titanita, cobre, prata).

7.4 Propiedades eléctricas. Condutividade. Facultade de conducir a electricidade. Depende do tipo de enlace. Conducen moi ben os metáis nativos; outros minerais, con enlace parcialmente metálico, como os sulfuros e óxidos, condúcena con dificultade; e un terceiro grupo, máis amplo, está formado polos non condutores. Piroelectricidade Algúns cristais cárganse eléctricamente cando son quentados, diferenciándose un polo negativo e outro positivo. Cando se somete ó cristal a un arrefriamento, os polos invértense. (Turmalina)


Piezoelectricidade: é a propiedade que presentan algúns minerais non condutores sometidos a accións mecánicas (compresión) sobre o seu eixo, xerando dous polos con carga eléctrica. Se se somete ó cristal a un estiramento, os polos cambian de signo. Se se aplica unha corrente alterna a unha lámina de seixo cortada cunha orientación axeitada, ésta vibra con oscilacións de notable consistencia. Esto permite que a piezoelectricidade do seixo sexa aplicada ó control de reloxos de precisión. http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisicaInterac tiva/sacaleE_M2/Piezoelectricidad/Piezoelctricidad.htm INTERESANTE ENLACE ONDE VERÁS MÁIS COUSAS INTERESANTES SOBRE A PIEZOELECTRICIDADE

8. CLASIFICACIÓN DOS MINERAIS Actualmente coñécense arredor de 4500 minerais, e cada ano descúbrense unhas 50 especies novas. Para describir un mineral faise unha ficha de presentación común:

NOME DO MINERAL FÓRMULA SISTEMA CRISTALOGRÁFICO PROPIEDADES FÍSICAS: Exfoliación, dureza, ... PROPIEDADES ÓPTICAS, MAGNÉTICAS

DIAGNÓSTICO: Propiedades máis sobresaíntes XACEMENTO: Modo de presentarse (illado, asociado) EMPREGO, UTILIDADE

A clasificación máis universal consiste en dividir os minerais en grupos atendendo a súa natureza química e a súa estrutura. ELEMENTOS NATIVOS: Ouro, prata, cobre, xofre, grafito e diamante. SULFUROS: Argentita, galena, calcosina, blenda, calcopirita, niquelina, pirita, niquelina, cinabrio, antimonita e marcasita. ÓXIDOS E HIDRÓXIDOS: magnetita, cuprita, corindón, hematites, casiterita, rutilo, pirolusita, goethita. HALUROS: halita, silvita, fluorita, carnalita. CARBONATOS, NITRATOS E BORATOS: calcita, magnesita, siderita, dolomita, aragonito, malaquita, azurita; nitatina; bórax. SULFATOS: baritina, celestina, anglesita, anhidrita e xeso. VOLFRAMATOS: volframita FOSFATOS, ARSENIATOS E VANADATOS: apatito, monacita, mimetita, vanidina SILICATOS: olivino, grananates, circón, andalucita, esfena, epidota, berilo, turmalina, hornblenda, serpentina, talco, moscovita, biotita, cuarzo, ópalo, feldespatos (ortosa, plaxioclasas), ceolitas.


PREGUNTAS TEMA: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Definición de mineral Diferencia entre cristal e vídrio Intenta explicar a partir do texto en que consisten as redes cristalográficas de Bravais Define brevemente as características da materia cristalina Fai unha táboa onde representes os distintos hábitos cristalinos con imaxes de distintos minerais Coa axuda de Google Earth busca lugares no mundo onde podas atopar a. Xénese magmática (Solidificación, plutonismo) b. Sublimación (Emanacións volcánicas) c. Procesos evaporíticos d. Filóns de seixo e. Canteiras de Bauxita ou lateritas 7. Definición de Polimorfismo e Isomorfismo. Pon exemplos 8. Fai 9 fichas mineralóxicas cun exemplo de mineral de cada grupo. Intenta buscar minerais con propiedades físicas representativas.


Tema 3. Minerais