TEMA 6CLASE ELEMENTOS NATIVOS. Subclases. Grupos. Minerales: propiedades (físicas y químicas), génesis, yacimientos y usos.

A excepción de los gases nobles, solamente unos 21

elementos se encuentran en estado nativo dando lugar a un

total de 70 especies minerales; ver tabla:

Los elementos nativos se dividen en tres subclases: a) metales b) semimetales c) no metales

a) METALESMETALES Grupo del Oro

Oro Au

Plata Ag Cubre Cu Plomo Pb Mercurio Hg

b) SEMIMETALESSEMIMETALES

Grupo del Arsénico

Arsénico As

Antimonio Sb

Bismuto Bi

Grupo del Platino

Platino Pt

Paladio Pd

Platino-Iridio Pt-Ir

c) NO METALESNO METALES Grupo del azufre Azufre S Selenio Se Teluro Te

Grupo del Hierro

Hierro Fe

Kamacita Fe-Ni

Taenita Fe-Ni

Grupo del Carbono

Grafito C

Diamante C

CLASIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS NATIVOS

PROPIEDADES DE LA SUBCLASE METALES

• Son opacos.• Cristalizan en el sistema cúbico, raramente en cristales;

suelen hacerlo en formas dendríticas y arborescentes.• Tienen brillo y enlace matálico.• Son buenos conductores del calor y de la electricidad.• Densidades muy altas• Indices de refracción muy altos.• Dureza baja.• Dúctilles, maleables y séctiles.• Las estructuras presentan una coordinación elevada (12).• Puntos de fusión altos.

Au - Ag - Cu – (Pt) Os

Fe

ESTRUCTURAS DE LA SUBCLASE METALESESTRUCTURAS DE LA SUBCLASE METALES

GRUPO DEL ORO

ORO - Au   

Cristalografía: _     Sistema y clase:   Cúbico holoédrico (4/m32/m)      Grupo espacial:     Fm3m   a = 4.079 Å; Z = 4. Propiedades físicas: Color: amarillo. Raya: amarilla Brillo: metálico. H= 2,5. G= 19,3. Óptica:  opacoOtras: ductilidad y maleabilidad.Química: es oro puro. Presenta solución sólida frecuente con plata ( ≥ del 20%) electrum. Funde a 1062°C. Soluble en agua regia. Forma de presentarse: la forma más corriente de presentarse es en masas arborescentes, con cristales alargados; también diseminado en capas aplastadas, escamoso o macizo. La forma más frecuente para placeres es la llamada "pepita“. Génesis: epitermales; metamórficos y placeres.Yacimientos: Olimpic Dam (Australia), Newmont, Driefontein y Witwatersrand (Sudáfrica), Las Cristinas (Venezuela), Tolima (Colómbia), Yanacocha (Perú), Nayarit (Mejico), Cerro Casale (Chile) y Veladero (Argentina). España: de la época de los romanos como es el caso del Las Médulas (León). Recientes son los yacimientos epitermales de Rodalquilar (Almería) agotado. Tipo skarn en Boinás y Carlés (Asturias), agotado desde 2004.Empleo: en joyería y como patrón monetario, igualmente en electrónica o para aplicaciones de la industria aereoespacial.Etimología: deriva de la palabra latina "aurus" 

YACIMIENTOS DE ORO EN EL NO DE ESPAÑA

PLATA – Ag

Cristalografía: _        Sistema y clase:     Cúbico holoédrico (4/m3 2/m)       Grupo espacial:     Fm3m      a = 4.09 Å ; Z = 4.Propiedades físicas:Color: blanco de plata. Raya: blancaBrillo: metálico. H = 2,5 a 3. G = 10,5. Óptica: opacoOtras: ductilidad y maleabilidad, patina negra en superficie.Química:  va asociada a cobre y oro. Menos frecuentemente se presenta en aleación con el mercurio, platino, antimonio y bismuto. Funde a 960°C. La solución sólida de plata y mercurio se denomina amalgama.Forma de presentarse:  muy raramente presenta cristales que tienden al hábito octaédrico. Habitualmente forma grupos ramosos, arborescentes e hilamentosos, en placas y escamas o también masivo rellenando fracturas y vetas.Génesis: yacimientos hidrotermales de alta temperatura, asociados sulfuros de cobalto, níquel y bismuto. Zonas de oxidación de los depósitos de minerales de plata.Yacimientos: San Bartolomé y San Cristobal (Bolivia), Chubut (Argentina), Zacatecas, Durango, Chiuahua, Guanajuato, Fresnillo, Tayahua, Tizapa y Nayarit (Méjico), España:  explotaciones antiguas tradicionales: Hiendelaencina (Guadalajara).Empleo: en joyería; como la mena de plata, aunque la mayor parte de este metal se extrae de los sulfuros de plata (acantita, proustita, pirargirita), equipos electrónicos, emulsiones fotográficas.Etimología:   nombre de origen desconocido.

COBRE – Cu

Cristalografía: _      Sistema y clase:     Cúbico holoédrico (4/m3 2/m)      Grupo espacial:     Fm3m      a = 3.615 Å; Z = 4. Propiedades físicas:Color: rojo propio. Raya:  roja Brillo: metálico. H = 2,5 a 3. G =  8,9. Óptica: opacoOtras: ductilidad y maleabilidad.Química:  cobre puro, con pequeñas cantidades de plata, bismuto, mercurio, arsénico y antimonio.Funde a 1084ºC. Se disuelve en NO3H conc..Forma de presentarse: los más frecuentes son los grupos dendríticos arborescentes, pero aparece también cristalizado, siendo el octaedro la forma más frecuente en la que se presenta. Génesis: en la zona de oxidación de  los depósitos de cobre. Los yacimientos primarios están asociados a  lavas basálticas, donde el cobre nativo aparece como resultado de reacción de soluciones hidrotermales con minerales de óxidos de hierro.Yacimientos: Atacama, Chuquicamata, el Salvador y la Exotica (Chile), Toquepala (Perú), y Tenke (Rep. del Congo)España: el mineral se encuentra en casi todas las monteras de las minas de cobre, bastante abundante en Linares y La Carolina (Jaén), así como en Ríotinto y Tharsis (Huelva) de donde proceden los mejores ejemplares en nuestro país. Muy extendido en las minas de los Pirineos. Se presenta en formas arriñonadas en Infiesto (Asturias), generalmente seudomorfizado a cuprita. Empleo: como mena de cobre. La mayor parte de este metal se extrae de los sulfuros de cobre. El empleo principal es como hilo para conductores eléctricos. También se utiliza para aleaciones con Zn (latón) y con Sn (bronce). Etimología: de cuprus (Siria), donde se encontro por primera vez.

GRUPO DEL PLATINO

PLATINO – Pt                

Cristalografía: _ Sistema y clase: Cúbico holoédrico (4/m3 2/m) Grupo espacial     Fm3m      a = 3.923 Å ; Z = 4.  Propiedades físicas: Color: gris. Raya: gris. Brillo:  metálico reluciente. H = 4 a 4,.5. G =  21,45.Óptica: opaco Otras: muy maleable.Química:  es platino puro, pero frecuentemente se presenta aleado con hierro y con cantidades menores de Ir, Os, Rh, Pd así como de Cu, Au o Ni. Funde a 1775º C. Soluble en agua regia. Forma de presentarse:   aparece en cristales bastante deformados. Su forma habitual es en granos o escamas, masivo o en pepitas.Génesis: en las rocas ígneas ultrabásicas, precisamente en dunitas en asociación con olivino, cromita, piroxeno y magnetita. También en placeres asociados a los macizos de dichas rocasYacimientos: Bushveld, Paardekraal y Rustenburg (Sudáfrica), Sudbury (Canadá), Montes Urales, Norilsk y Península de Cola (Rusia). España: en las cromitas de Cabo Ortegal (La Coruña).Empleo:  muchos de los numerosos empleos del platino se basan en su alto punto de fusión (1755°C), su resistencia al ataque químico y su dureza. Se utiliza para la fabricación de instrumental médico, equipos electrónicos y como agente catalítico en la producción de ácido sulfúrico. Es el metal más precioso y por ello se usa en joyería.Etimología: el platino se descubrio por primera vez en Colombia (Antonio de Ulloa) siendo traído a Europa en el año 1735. Recibió su nombre por su parecido con la plata con la que se confundió.

GRUPO DEL HIERRO

Este grupo incluye al hierro nativo y dos aleaciones de hierro-níquel:

kamacitakamacita y taenitataenita.

El hierro puro y la kamacitakamacita (contiene alrededor de 5,5% de Ni) Cristalizan según un ECIECI (centrado en el interior)Grupo espacial: Im3mGrupo espacial: Im3m.

La taenitataenita, presenta variaciones en su contenido en Ni (27 a 65%)Cristaliza según ECCECC (centrado en las caras)Grupo espacial: Fm3mGrupo espacial: Fm3m. Los metales nativos del grupo del hierro apenas aparecen en la superficie terrestre, pero son muy comunes en meteoritos férricos, suponiéndose que constituyen los principales componentes del núcleo de nuestro planeta.

PROPIEDADES DE LA SUBCLASE SEMIMETALESPROPIEDADES DE LA SUBCLASE SEMIMETALES

Son : ARSENICO, ANTIMONIO y BISMUTO.

As (T½) Sb (Tb) Bi (Ta)

_• TODOS CRISTALIZAN EN EL SISTEMA TRIGONAL: R 3 2/m Y SON ISOESTRUCTURALESISOESTRUCTURALES.

• TIENEN EXFOLIACIÓN Y SON QUEBRADIZOS.

• CONDUCEN MUCHO PEOR EL CALOR Y LA ELECTRICIDAD QUE LOS METALES

• NO PRESENTAN ENLACE METÁLICO, SINO PARCIALMENTE COVALENTE.

• LOS ENLACES ENTRE LOS ÁTOMOS YA NO SON TODOS IGUALES; AQUELLOS RELATIVAMENTE MÁS FUERTES ENTRE LOS CUATRO ÁTOMOS MÁS CERCANOS DA LUGAR A UNA ESTRUCTURA EN CAPAS.

Estructura del As y Sb

   

ESTRUCTURA DEL AZUFREESTRUCTURA DEL AZUFRE:

ESTÁ FORMADA POR 16 ANILLOS Y CONTIENE UN TOTAL DE 128 ÁTOMOS.

LOS ANILLOS SE UNEN ENTRE SÍ MEDIANTE FUERZAS DE VAN DER WAALS

GRUPO DEL AZUFRE

AZUFRE – Sα

Cristalografía:    Sistema y clase: Rómbico 2/m 2/m 2/m   Grupo espacial:   Fddd     a = 10.47Å, b = 12.87Å, c = 24.49 Å; Z = 128Å.Propiedades físicas:Color: amarillo. Raya: más clara. Brillo: graso o resinoso. H = 1,5 a 2.5. G = 2.07. Las formas (ββ y γγ) son estables entre 95,5 y 119º CÓptica:  B+ con ángulo 2V = 69°. Otras: marcada fractura concoidea. Arde con facilidad (270º C) Mal conductorQuímica:  azufre puro, pero puede contener selenio. Funde a 113ºC. Forma de presentarse:  cristales con formas piramidales o bipiramidales con truncamientos de vértices. También en masas irregulares, reniformes y terroso.Génesis: en terrenos con actividad volcánica como producto de sublimación. Por reducción de sulfatos, especialmente yeso. Filoniano, asociado a sulfuros. Yacimientos en España: de origen volcánico en las Islas Canarias. Empleo: como abono e insecticida; para la fabricación de ácido sulfúrico y del caucho. En la producción de jabón, textiles, papel, piel, tintes y en el refinado de petróleo.  Etimología:  del latín "sulphur".

GRUPO DEL CARBONO DEL CARBONO

GRAFITO – C

Cristalografía:     Sistema y clase:    Hexagonal 6/m2/m2/m    Grupo espacial:     P63/mmc    a = 2.46 Å, c = 6.74 Å, g = 120º; Z = 4. Propiedades físicas:Color: gris. Raya: negra. Brillo:  mate o graso. H = 1 ó 2 . G = 2, 1. Óptica:   opaco. Color gris azul oscuro, fuertemente pleocroico y anisótropo. Otras: muy blando y pinta el papel con raya negra.Química: es carbono puro. Inatacable por ácidos. Funde a 3000°C.Forma de presentarse:  cristales aciculares o fibrosos, frecuentes masas hojosas. Génesis: por metamorfismo de contacto. Como componente primario de rocas ígneas. Yacimientos: China, Corea (N-S), Mexico y Turquia.España: en los gneises de Lagares y Valdeorras (Lugo). Empleo: se emplea en la fabricación de crisoles refractarios para las industrias del acero, latón y bronce. Igualmente como lubricante mezclado con aceite. Mezclado con arcilla fina forma las minas de los lápices. Para electrodos, escobillas de generadores, en galvanotipia, para barras de aislamiento en centrales nucleares. Se emplea también en la fabricación de pintura para la protección de estructuras de acero, en el barnizado de moldes y machos de fundiciónEtimología: deriva del término griego "grafein“ que significa escribir.

ESTRUCTURAS POLIMORFAS DEL CARBONO

• GRAFITO

Anillos de 6 átomos, cada uno tiene a 3 próximos dispuestos en los vértices de un triángulo equilátero

• DIAMANTE

Hay dos posiciones, una los vérices y centro de las caras del cubo, y otra, la mitad de las posiciones tetraédricas

DIAMANTE – C

Cristalografía: _       Sistema y clase:   Cúbico holoédrico 4/m3 2/m      Grupo espacial:   Fm3m      a = 3.567 Å; Z = 8.

Propiedades físicas:Color: amarillo claro o incoloro, también tonalidades claras azules, verdes, naranjas, rosas, marrones (negro para el bort.). H = 10. Brillo: adamantino. G =  3.515. Óptica:  isótropo. Otras: Transparente a los rayos ultravioletas.Química:  es carbono puro. Inatacable por los ácidos. Forma de presentarse:  habitualmente en cristales de hábito octaédrico, pero también forma cubos y dodecaedros, presentando curvaturas en las caras.Maclas según  ley de espinela (111).Génesis:  necesita para su génesis alta presión  y temperatura, formándose en rocas ultrabásicas del manto. Se transporta hacia la superficie a través de las llamadas tuberías de explosión. Aparece asociado a rocas volcánicas particulares llamadas kimberlitaskimberlitas y lamproitas. Al ser muy duro y estable, se acumula en placeres aluviales y marítimos.Yacimientos: Jwaneng (Botswana), Koidu (Sierra Leona), Jubilee (Rusia), Kimberly, Namaqualand y Koffefontein (Sudafrica), Argyle (Australia) y Mbuji-Mayi (Congo). Empleo:  es la gema más importante. Los diamantes industriales se utilizan como abrasivos y para otros usos técnicos. Actualmente el diamante se sintetiza tanto para abrasivos, como para su empleo en joyería. El mayor diamante encontrado fue el Culinan (3106 carats), de él se ha tallado el mayor brillante del mundo: la Estrella de Africa (530,2 carats) . Otros son: el Centenario (599,1 carats), el Koinoor (105,6 carats) y el Hope (45,52 carats). 1 quilate (carats) = 0,2 gs.Etimología:   del griego "adamas" que significa invencible.

PAISES PRODUCTORES DE DIAMANTESPAISES PRODUCTORES DE DIAMANTES

PRINCIPALES ZONAS DIAMANTÍFERASPRINCIPALES ZONAS DIAMANTÍFERAS

MINAS DE DIAMANTES MAYORES DEL MUNDOMINAS DE DIAMANTES MAYORES DEL MUNDO