Son los principales constituyentes de las rocas de la corteza terrestre; se trata de sustancias sólidas naturales, y homogéneas de composición química. Silicatos y los óxidos son los principales constituyentes de la corteza. Los minerales pueden formarse con base en un sólo elemento, como el diamante con el carbono; con dos elementos, como la pirita (oro de los tontos) con el hierro y el azufre, o con tres o más elementos como los feldespatos o los piroxenos y anfíboles. También
Elemento Claves
Los elementos claves son ocho los cuales son.
OXÍGENO
Elemento no metálico que por ser altamente reactivo forma óxidos con casi todos los demás elementos. Hace parte sustancial del aire y del agua.
SILICIO
Elemento metaloide; siempre aparece en los silicatos y en los ilumino-silicatos, el más abundante de los cuales es el cuarzo. El silicio se utiliza para aleaciones de ferrosilicio.
ALUMINIO
Elemento metálico; siempre aparece en combinación con otros elementos. Es uno de los principales constituyentes de los silicatos.
HIERRO
Elemento metálico constituyente de óxidos, silicatos, óxidos hidratados, carbonatos y sulfuros. . Es el principal constituyente del acero
CALCIO
Aparece en silicatos, carbonatos, sulfatos y fosfatos.
SODIO
Elemento metálico; aparece en los silicatos y en los carbonatos hidratados. Se inflama al contacto con el agua.
POTACIO
Elemento metálico; es el más común en los silicatos y aluminosilicatos. Útil como fertilizante en forma de cloruro.
MAGNESIO
Elemento metálico; aparece combinado en silicatos, óxidos, hidróxidos y carbonatos. Se utiliza en aleaciones ligeras de aluminio.
Cristalización
Un cristal es un sólido, por regla general homogéneo, que posee un orden interno tridimensional de largo alcance. Los cristales se forman a partir de fundidos, disoluciones y vapores. La cristalización a partir de un fundido, como el hielo a partir del agua o las rocas ígneas a partir del magma, se genera por el descenso de la temperatura a un punto en el cual las moléculas, iones y elementos disociados, conforme pierden la movilidad, se orientan y aproximan favoreciendo los enlaces de reacción.
La cristalización a partir de una disolución, como la sal en agua, se produce por sobresaturación del solvente. Si se evapora el agua, si pierde temperatura y presión, los iones de sodio y cloro se van separando de la solución para edificar un cuerpo sólido cristalino.
La cristalización por un vapor de enfriamiento se presenta por la interacción de sus átomos o moléculas que se aproximan entre sí hasta solidificarse (desublimación o previa condensación del vapor). Es el caso de la nieve formada a partir del vapor de agua.
Enlaces, Estructurales y Alecciones
Enlace iónico
La falta de electrones en un átomo y el excedente en otro, pueden generar una configuración estable. El catión de sodio, monovalente, y el anión de cloro, monovalente, dan como resultado una configuración estable cuando se comparte el electrón mediante un enlace electrostático.
Enlace covalente
La inestabilidad del anión de cloro, monovalente, hace que el elemento sea altamente reactivo en su estado monoatómico; por lo tanto dos iones de cloro pueden prestarse el servicio uno a uno compartiendo una pareja de electrones para hacerse inertes gracias a un enlace covalente. Este enlace, en el que se comparten electrones, supera en fuerza al iónico, de carácter electrostático.
Enlace metálico
Los metales, átomos cuyos núcleos tienen bajo control sobre los electrones más externos, son conductores de la electricidad debido a su movilidad. Del mismo modo los átomos de los metales pueden sostener enlaces metálicos de intensidad moderada gracias a una nube de electrones que circunda el conjunto.
Estructuras de carbono
En su última órbita, que se satura electrostáticamente con 8 electrones, sólo se encuentran presentes cuatro. En esa segunda nube electrónica es difícil conseguir que el átomo pierda o gane electrones.
Estructuras de silicio
El silicio, con idéntica estructura electrónica a la del carbono y extendida variedad de compuestos, prefiere la unión con átomos no idénticos, como en el carbono, sino con otros que lo hacen más estable, por ejemplo, rodeándose tetraédricamente con oxígeno. En este caso se forma un anión de silicato estable con cuatro valencias negativas.
Aleaciones
Una masa metálica está constituida por iones metálicos, en los cuales los electrones que sostienen el conjunto transitan sin sujeción a un núcleo específico (enlace metálico).
Propiedades Físicas de los minerales
Las propiedades físicas pueden ser generales o específicas.
Las generales, propias de los minerales con estructura cristalina, son:
- Los minerales forman cristales, esas unidades macroscópicas que representan la cristalización de su estructura atómica.
- La forma externa, es función de la estructura cristalina; no obstante, una especie puede mostrar hábitos debidos a variaciones en el número, tamaño y forma de las caras.
Las específicas, útiles para la identificación del tipo de mineral, son:
- Crucero o Clivaje.
- Fractura.
- Dureza.
- Tenacidad.
- Peso específico.
- Propiedades ópticas.
- Propiedades electromagnéticas.
Crucero o Clivaje. Un mineral no amorfo tiende al crucero o clivaje, cuando por presión, se separe en planos de posición con una geometría definida.
Fractura es el carácter de la superficie de rompimiento que muestra un mineral que no presenta exfoliación o partición, sea el mineral amorfo o cristalino
Dureza se define como la capacidad que tiene el mineral para rayar o dejarse rayar por otros minerales u objetos; depende de la estructura cristalina, y por lo tanto de la fuerza de enlace químico.
Tenacidad
Concepto que califica la resistencia cohesiva del mineral a diferentes tipos de esfuerzos; alude a como el mineral se deja romper, desgarrar, moler o doblar. Las clases de tenacidad son: frágil (sí rompe), como la calaverita, la margarita y la pirita; maleable (sí da láminas), como el cobre, la plata y el platino; séctil (sí se deja rebanar), como la acantita y el bismuto; dúctil (sí da hilos), como el oro y el cobre; flexible (sí se deja doblar), como el grafito y la molibdenita; y elástica (sí recupera su forma después de un esfuerzo), como la moscovita, la flogopita y la biotita.
Peso específico
Este concepto es diferente al de peso unitario (peso sobre volumen) o a la densidad absoluta (masa sobre volumen). En caso de materiales porosos (con cualquier cantidad de espacios vacíos) se toman los pesos de la muestra, seca (D), saturada (S) y en suspensión sumergiéndola en agua (F).
El peso específico aparente será:
Pa = D/(S-F)
El peso específico verdadero será:
Pv = D/(S-F-A)
Siendo A = (S-D), el agua que satura los poros de la muestra.
Propiedades ópticas
Son las que dependen de la luz, como la diafanidad, el brillo, el color, el espectro y la raya.
La diafanidad
Depende de la capacidad refractante del mineral: si la refracción es coherente la muestra será transparente (a las frecuencias que ordenadamente la atraviesan); ejemplo el diamante y el espato de Islandia.
Si la onda luminosa que cruza el cuerpo es incoherente, el mineral será translúcido; como ejemplo la baritina. Finalmente, si la luz se refleja o queda absorbida, sin poder cruzar el material, la muestra será opaca; ejemplo la galena.
Brillo
Es el grado de reflexión que experimenta la luz en los cuerpos opacos. Si la reflexión es coherente (la superficie de rebote es pulida), el brillo será máximo (metálico). Si la reflexión es incoherente (la superficie de rebote es rugosa), el brillo será nulo (mate).
Color
Sea el material opaco o transparente, el color depende de la longitud de onda de la luz que llegue al ojo.
Espectro
Es la forma de la descomposición de la luz que se refracta oblicuamente.
La raya o huella
Es el color del polvo resultante de frotar o triturar una muestra sobre la superficie de un objeto de porcelana áspera blanca (dureza alrededor de 7)
Propiedades electromagnéticas
Son las que tienen que ver con la respuesta del mineral a las fuerzas eléctricas y magnéticas.
Conductividad eléctrica
Los minerales con enlaces puramente metálicos, como los metales nativos, son excelentes conductores eléctricos; aquellos en los que el enlace es parcialmente metálico y hay pocos
- La piroelectricidad se produce cuando se desarrollan cargas positivas y negativas en los extremos de un eje cristalino por variación de la temperatura en el mineral, por ejemplo la turmalina.
- La piezoelectricidad se presenta cuando se produce electricidad al presionar un cristal sobre un eje, por ejemplo el cuarzo.
- El magnetismo: si con imanes o electroimanes potentes pueden ser o no atraídos ciertos minerales. La magnetita, La pirrotita, la ilmenita y la hematites, son imanes naturales.
FORMA Y SISTEMAS CRISTALINOS
Cuando la sustancia no es amorfa, cristalizará; es decir, tomará forma característica. Las formas de los minerales presentan siete sistemas cristalinos que generan 14 redes espaciales (7 con la geometría de las esquinas y 7 de repetición)
Los sistemas cristalinos.
- Cúbico o isométrico
(Forma de dado) sí A = B = C = 90 y a = b = c. En la simetría, 4 ejes ternarios. Ejemplo la halita, la pirita, la fluorita, el oro nativo, etc.
- Ortorrómbico
De base rectangular y altura perpendicular a la base; sí A = B = C = 90 y a # b # c. Con 3 ejes de simetría binarios. Ejemplos el olivino, la aragonita, el vitriolo de níquel, la marcasita, etc.
- Tetragonal
La base es un cuadrado y la altura es perpendicular a la base; sí A = B = C = 90 y a = b # c. Con 1 eje tetragonal en la simetría. Ejemplo circón, la calcopirita, el rutilo y la pirolusita.
- Romboédrico
Llamado también trigonal (formaba parte del hexagonal); sí A = B = C # 90 y a = b = c. Con 1 eje de simetría ternario. Ejemplo la dolomita, la magnesita, la calcita, etc.
- Hexagonal
De base hexagonal, con 4 ejes, siendo las 3 de la base iguales; sí A = B = C = 90, D = 120 y a = b = c # d. Con 1 eje hexagonal de simetría. Ejemplo la pirrotina, el berilo, la nefelina, el grafito, etc.
- Monoclínico
Con base rectangular y altura perpendicular a un sólo eje; sí A = B = 90 # C y a # b # c. Con 1 eje de simetría binario. Ejemplo la moscovita, la biotita, el yeso, la ortoclasa, etc.
- Triclínico
Sí A # B # C # 90 y a # b # c. Sistema cristalino sin ejes de simetría. Sólo existe un centro de simetría. Ejemplo: las plagioclasas, la caolinita, la calcantita, la cianita, etc.
MINERALOGIA QUIMICA
De acuerdo con la composición química, los minerales pueden ser agrupados en silicatos, óxidos, sulfuros, sulfatos, carbonatos, elementos nativos y otros grupos menores.
Los silicatos
Se subdividen en ferromagnesianos y no ferromagnesianos; se trata de la unión de un catión más el anión SiO-4.
PARTICIPACION E IMPORTANCIA DE LOS MINERALES
Los silicatos más los óxidos constituyen el 75% de la corteza. Los feldespatos de Na, Ca y K, por su parte, conforman el 60% de la corteza, principalmente las plagioclasas (45%)
Minerales fundamentales
En las rocas ígneas, cuarzo, feldespatos, micas, augita, hornblenda, olivino y óxidos de hierro.
Principales menas de minerales
Se entiende por mena un depósito, de un mineral o de varios minerales, en una concentración superior a la media, y en condiciones económicamente explotables.
- Piedras preciosas
Sobresalen el diamante, el rubí, el zafiro y la esmeralda
- Piedras ornamentales
Sobresalen el mármol, las calizas y los granitos.
Otros usos de los minerales
Como abrasivos, el cuarzo y el diamante.
