INTRODUCCIN A LA MINERALOGA

2 Caracterizacin de las Sustancias Minerales

2.4.1 Composicin Qumica

El estudio de lacomposicin y la estructura de los mineralesconstituye la base de su conocimiento, ya que ello condiciona la restantes caractersticas.

Tradicionalmente, el estudio qumicode los minerales ha seguido dos vas:

A.- ANLISIS QUMICO

Permite conocer los elementos y entidades que forman parte de la sustancia mineral. Elanlisis qumicopresenta dos etapas. En primer lugar se realiza elANLISIS CUALITATIVOque sirve para determinar cuales son los elementos y entidades presentes en la muestra. Posteriormente conviene realizar elANLISIS CUANTITATIVOpara determinar el contenido exacto de cada elemento o entidad. El resultado de este estudio permite obtener lafrmula qumicade la sustancia que forma el mineral. Es importante sealar que los caracteres analticos no corresponden al conjunto de las entidades que forman la sustancia, sino a cada una de ellas por separado. Por ejemplo, el anin cloruro presenta las mismas caractersticas analticas independientemente de la sustancia en que se encuentre (salvo interferencias), pero los distintos minerales que contienen cloruros no deben presentar ms caracteres analticos comunes.

B.- ESTUDIO ESTRUCTURAL

Permite conocer la disposicin espacial de los elementos y entidades que forman el mineral. Al contrario que en el apartado anterior, los caracteres estructurales estn asociados al conjunto completo de entidades que forman la sustancia. Por ejemplo, dos cloruros metlicos distintos no tienen por qu presentar ninguna similitud estructural.

Aunque estas vas parecen independientes, la realidad es que los datos obtenidos en ambos casos son complementarios y slo juntos pueden suministrar una idea de la verdadera naturaleza del mineral y, en general, de cualquier sustancia qumica.

Finalmente, para concluir este apartado, hay que decir que, en todo momento, se deben saber relacionar lascaractersticas fsicasde los minerales con sunaturaleza qumica, ya que si bien las primeras dependen de esta, a su vez pueden llegar a convertirse en un medio para su estudio y conocimiento.

INTRODUCCIN A LA MINERALOGA

2 Caracterizacin de las Sustancias Minerales

2.4.1.1 Anlisis Qumico Cualitativo

ElAnlisis Qumico CualitativooAnlisis Cualitativopermite conocer los elementos o las entidades inicas presentes en una sustancia. Esta etapa del anlisis es necesaria para realizar la determinacin cuantitativa correcta.

Para realizar unAnlisis Qumicode cualquier sustancia slida, es conveniente conocer algunas de lascaractersticas fsicasque nos pueden orientar sobre su naturaleza. Esto puede abreviar considerablemente una serie de ensayos en el laboratorio.

Dependiendo de la naturaleza de la muestra y de los datos que se tienen sobre ella, hay variasformas de realizar un Anlisis Cualitativo:

A.- Cuando "se sospecha" la composicin, se puede recurrir directamente a losensayos especficospara las probables entidades. Hay que tener en cuenta que si dos o ms entidades pueden tener comportamientos qumicos parecidos ante un determinado ensayo (se interfieren), hay que separarlos antes del anlisis propiamente dicho.

B.- Cuando se tienen grandes dudas sobre la composicin o se ignora totalmente, hay dos posibilidades:

B.1.- Realizar una serie deensayos de tipo general, tanto porva seca, como porva hmeday deducir, a partir de ellos, los elementos probables. Posteriormente se van realizando los ensayos especficos de tales elementos.

B.2.- Realizarmarchas analticas(va hmeda) que permitan separar en grupos todas las posibles entidades y comprobar, en cada uno de esos grupos, la presencia o no de las entidades correspondientes. Existenmarchas analticaspara cationes (la de lossulfurosy la de loscarbonatos) y tambin para aniones. La realizacin demarchas analticasrequiere ms trabajo y mejores medios que la opcin anterior. Una de las ventajas de lasmarchas analticases que se evitan las interferencias, pero deben ser realizadas con gran cuidado para que cada entidad aparezca en el grupo que le corresponde y no se pierda en otros, de tal manera que nunca se llegara detectar.

EnMineralogano es frecuente tener que recurrir amarchas analticas. El esquema de trabajo ms generalizado es el que se detalla a continuacin.

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2 Caracterizacin de las Sustancias Minerales2.4.1.1.1 Ensayos Va Seca

Se incluyen en este apartado una serie de ensayos que se realizan por la accin ms o menos directa del fuego (ensayos piragnsticos). Es importante sealar que estos ensayos son orientativos, ya que no todos los minerales responden necesariamente a todos ellos. Losensayos ms usadosson los siguientes:

ENSAYOS A LA LLAMA

Las sales de ciertos cationes (alcalinos, alcalino-trreos, metales de transicin) y de ciertos aniones (halogenuros, etc.) dan coloraciones caractersticas cuando se colocan a la llama de un mechero de gas. Otras sales dan luminiscencia a la llama. Losnitratosy los cloratos deflagran (avivan la llama al desprenderse oxgeno). Lossulfurosy loshalogenurosdecrepitan (estallan en pequeos trozos emitiendo sonidos). Otros minerales llegan a fundirse.

El uso de la llama para observar el color emitido por algunos elementos es, en ciertos casos, muy orientativo. El mtodo consiste en mezclar el mineral pulverizado con unas gotas de cido clorhdrico y formar una pasta que se toma con un alambre de platino (o de nicrom, aleacin de niquel y cromo) y se coloca a la llama oxidante de un mechero de gas. Si se observa algn color caracterstico, puede indicar la presencia de determinados elementos. Hay que decir que este ensayo, al igual que otros de la va seca es slo orientativo y muchos elementos no dan nunca colores caractersticos y otros necesitan mucha concentracin para ser observados.

ENSAYOS EN TUBO CERRADO

Se realizan colocando el mineral en el fondo de un tubo de vidrio que se somete a un intenso calentamiento. Como consecuencia pueden observarse cambios de color, fusiones, decrepitaciones, desprendimiento de agua (que condensa luego en las paredes ms fras del tubo) o desprendimiento de otros gases con olores y colores caractersticos. Son muy interesantes los sublimados que pueden aparecer en las paredes del tubo y que se relacionan con elementos tales como azufre, arsnico, antimonio o mercurio.

Una vez terminado el calentamiento, es conveniente comprobar si el residuo que permanece en el fondo del tubo es magntico, sobre todo si sospechamos la presencia de elementos tales como hierro, cobalto, nquel o titanio.

Tambin puede realizarse el mismo ensayo mezclando previamente el mineral con algn fundente, como el bisulfato potsico (previamente seco) que ayuda a descomponerse a ciertos sulfuros.

ENSAYOS EN TUBO ABIERTO

Se emplea un tubo acodado y abierto por ambos lados,figura. Se coloca el mineral pulverizado en el mismo codo y se calienta dejando una rama casi horizontal, mientras que la otra permanece inclinada, a modo de chimenea. Con ello se favorece el paso de aire por el mineral caliente (al contrario de lo que ocurre en el tubo cerrado). Las reacciones que tienen lugar son, en muchos casos, similares a las que se dan en tubo cerrado, pero en otros casos, el aporte de oxgeno da lugar a procesos de oxidacin que conducen a diferentes resultados. Por ejemplo, un mineral ferroso pasa a magnetita en tubo cerrado, mientras que en tubo abierto pasa a hematite. Es conveniente observar tambin el proceso de enfriamiento, ya que puede haber reacciones reversibles.

ENSAYOS A LA PERLA

Los ensayos a la perla se suelen realizar mezclando el mineral pulverizado, bien con brax o bien con otras sales. El fundamento de estos ensayos se encuentra en la formacin, por medio del calor, de sales ms o menos complejas, en las que se integran los cationes de los minerales, dando lugar a coloraciones caractersticas. Al igual que los dems ensayos de va seca no todos los elementos dan coloraciones.

El ensayo a la perla se puede realizar con hilos (idealmente de platino) o sobre soportes de escayola. El tipo de llama empleado influye, ya que se verifican procesos de oxidacin-reduccin. La llama del mechero ha de ser siempre reductora, pero segn se use el soplete se obtendr un dardo oxidante o reductor y los colores de las perlas pueden ser diferentes en cada caso. Tambin puede ocurrir que los colores de las perlas, una vez formadas, evolucionen a medida que se van enfriando y por ello conviene observarlas en caliente y en fro.

ENSAYOS SOBRE CARBN

Se trata de uno de los ensayos ms clsicos de la Mineraloga y requiere una especial destreza por parte del operador. Se considera que este ensayo es orientativo sobre la presencia de determinados elementos, en su mayora metales de transicin y semimetales tales como arsnico, antimonio, bismuto, selenio y teluro. Sin embargo, otros elementos no presentan comportamiento caracterstico.

El ensayo puede realizarse calentando el mineral slo sobre el carbn o mezclado con ciertos reactivos, como yoduro potsico, cromato potsico, carbonato sdico, azufre, etc. Es importante observar el residuo obtenido como consecuencia de la reduccin efectuada por el carbn y tambin el aspecto de la aureola que rodea al residuo.

Modernamente se realiza este ensayo usando un soporte de escayola y mezclando el mineral con carbn.

2 Caracterizacin de las Sustancias Minerales2.4.1.1.2 Ensayos Va Hmeda

Son los ensayos realizados sobre las disoluciones procedentes del tratamiento del mineral con disolventes, ya sean cidos o bsicos. En ocasiones, es necesario realizar una disgregacin en crisoles con la ayuda de fundentes.

En las disoluciones del mineral, junto a sus componentes en forma inica, aparecen los correspondientes a las sustancias que han intervenido en el proceso de solubilizacin. Esto hay que tenerlo en cuenta a la hora de realizar los anlisis.

Para encontrar los iones presentes en la disolucin, hay dos opciones:

A.- RealizarMarchas Analticas. Esta opcin se adopta en muy contadas ocasiones.

B.- Realizar una serie deEnsayos Generales, tanto para cationes, como para aniones, consistentes en hacer reaccionar pequeas porciones de la disolucin con los reactivos siguientes:

El uso de cada uno de estos reactivos debe estar condicionado por el tipo de disolvente que se haya usado para tratar al mineral. Por ejemplo, si el mineral se ha disuelto en cido clorhdrico (ClH), no se debe aadir nitrato de plata, pues aparece un precipitado blanco de cloruro de plata (ClAg) causado por los cloruros del citado cido. Por supuesto, tampoco debe aadirse el propio cido clorhdrico como reactivo general:

cido clorhdrico (diluido)

cido sulfrico (diluido)

Hidrxido sdico o potsico

Hidrxido amnico (solucin acuosa de amoniaco)

Carbonato sdico

Carbonato amnico

Ferrocianuro potsico

Cloruro de bario

Nitrato de plata

Sulfuro de sodio o cido sulfhdrico

Cianuro potsico(slo en medios no cidos)

Perxido de hidrgeno

Yoduro potsico

Despus del uso de los reactivos generales quedarn descartados un buen nmero de iones y unos slo unos pocos sern probables. Para terminar de concretar se recurre a los reactivos especficos de cada una de las entidades.

Una vez encontrada la composicin qumica cualitativa, puede determinarse la mineraloga de la muestra objeto de estudio mediante sus propiedades fsicas. Sin embargo, ello no es siempre posible y hay que llegar a conocer la composicin cuantitativa para conocer la frmula. Pero incluso, conociendo la composicin qumica o la frmula, no siempre se identifica la especie por completo (esto ocurre fundamentalmente en lossilicatos) y hay que determinar la estructura.

2 Caracterizacin de las Sustancias Minerales2.4.1.2 Anlisis Qumico Cuantitativo

Como se acaba de decir, el conocimiento de lacomposicin qumica cualitativapuede no ser suficiente para reconocer el mineral y se debe profundizar ms en el estudio. ElAnlisis Cuantitativode una sustancia permite obtener su frmula qumica.

Para realizar elAnlisis Cuantitativode sustancias minerales, o inorgnicas en general, deben tenerse en cuenta una serie de consideraciones:

1.- Es importante realizar unabuena toma de muestra. Para realizar unAnlisis Cualitativobasta con tomar una porcin del material a estudiar para detectar los elementos o entidades que contiene. Cuando se va a realizar un estudio cuantitativo, la muestra ha de ser representativa y su composicin debe ser muy prxima a cualquiera de las diversas porciones que se podran formar. Para ello, siempre que se pueda, debe homogeneizarse el material del que se va a tomar la muestra y proceder a sucesivos cuarteos, previa molienda si fuese necesario.

Si la cantidad de muestra es muy pequea y se puede emplear ntegramente para el anlisis, no son necesarias las consideraciones anteriores.

2.- Hay quefijar un nivel de deteccin o contenido mnimoque se quiere cuantificar, pues ello va a condicionar el mtodo (o los mtodos) a emplear. Si la diferencia de contenidos entre todos los elementos a determinar es muy grande, probablemente haya que recurrir a ms de un mtodo o a realizar varias preparaciones.

Hay que tener en cuenta que los mtodos clsicos suelen tener lmites de deteccin ms altos que los llamados instrumentales, pero el uso de estos ltimos suele ser ms caro y a veces, innecesario.

Por otro lado, no siempre se puede escoger el mtodo a emplear, ms bien ser necesario ceirse a los medios disponibles en cada momento.

3.- Lapreparacin de la muestrapara el anlisis es una etapa decisiva para la obtencin de un resultado adecuado. La pesada debe realizarse con sumo cuidado ya que es imprescindible para los clculos posteriores al anlisis. Si la muestra tuviera humedad, debe secarse antes de la pesada. Es conveniente condicionar el peso de la muestra al tipo de mtodo que se va a emplear y al contenido previsible de las entidades objeto de anlisis.

Hoy en da hay una gran cantidad deMtodos Analticospara aplicar al amplio catlogo de sustancias y combinaciones que se pueden encontrar. Para simplificar, se expone la siguiente clasificacin:

A. Mtodos Clsicos

A-1. Mtodos Gravimtricos

A-2. Mtodos Volumtricos

B. Mtodos Instrumentales o Fsico-Qumicos

B-1. Mtodos pticos

B-2. Mtodos Elctricos

B-3. Mtodos Trmicos

B-4. Mtodos Mecnicos

B-5. Otros Mtodos

La denominacin deMtodos Instrumentalesno es muy adecuada, aunque se conserva por motivos histricos. Algo ms adecuada sera la segunda denominacin.

Dado que enAnlisis Mineralno se usan todos los mtodos analticos, slo se comentarn los ms aplicados en este campo.

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2 Caracterizacin de las Sustancias Minerales

2.4.1.2.1 Anlisis Gravimtrico. Mtodos Gravimtricos

Se realiza la determinacin hallando el peso de la sustancia que se desea analizar, bien en estado puro, o bien formando algn compuesto con determinadas caractersticas estequiomtricas y con una cierta estabilidad.

Las etapas a seguir en unanlisis gravimtricoson:

1. Pesar la muestra (previa realizacin de una adecuada toma de muestra y secado si fuera necesario).

2. Disolver o disgregar. No se deben emplear como disolventes o fundentes sustancias que contengan elementos que se quieren determinar.

3. Provocar la formacin de una sustancia slida poco soluble que contenga el elemento a determinar.

4. Aislar el slido, lavndole y secndole.

5. Realizar la pesada.

6. Realizar los clculos. El contenido en elementos se suele dar en forma de xidos.

Estas etapas pueden variar en algunos casos.

Dependiendo del mtodo empleado para obtener la fase slida, hay variosmtodos gravimtricos:

A.- Precipitaciones.

Son los mtodos ms importantes y los ms clsicos de este apartado. Mediante una reaccin qumica se forma un precipitado con una frmula qumica definida, que ya sea por s misma o mediante alguna transformacin (calcinacin,...), pueda ser objeto de pesada. Como ejemplo se puede mencionar la determinacin de sulfatos con sales de bario.

B.- Electrodeposicin.

Puede ser considerado tambin como un mtodo Instrumental Elctrico. Se forma una fase slida por la accin de la corriente elctrica que provoca, mediante procesos de oxidacin-reduccin, la deposicin de ciertas sales o metales en el nodo o en el ctodo del sistema. De esta forma se determinan algunos metales, pero no se trata de un mtodo de aplicacin general.

C.- Mtodos de extraccin.

Se usa un disolvente que, de forma selectiva, ataca a todos los componentes de la muestra a excepcin de aquel que se desea pesar. Se emplea para el anlisis de aleaciones que contienen oro u otros metales nobles.

Tambin se puede disolver selectivamente el metal que se desea analizar y a continuacin separarle del solvente mediante una evaporacin.

D.- Mtodos de volatilizacin, desprendimiento gaseoso y de absorcin.

Se usan para determinar un componente capaz de formar una sustancia voltil en una determinada reaccin. La sustancia voltil puede quedar retenida en un absorbente y quedar determinada por pesada. Por ejemplo, se determinan carbonatos mediante un ataque con cidos y absorbiendo el anhdrido carbnico, previa eliminacin de humedad con un desecante.

Tambin puede pesarse el residuo que queda despus de una volatilizacin. As se determina el agua de hidratacin de numerosas sustancias.

Es importante que no se pueda formar ms de un compuesto voltil a la vez.

2 Caracterizacin de las Sustancias Minerales2.4.1.2.2 Anlisis Volumtrico. Mtodos Volumtricos

Se basan en la medida del volumen de un reactivo empleado para llevar a cabo una reaccin. Esta operacin se denomina valoracin. En general, los mtodos volumtricos son ms rpidos y tan fiables como los gravimtricos.

Las etapas a seguir en un anlisis volumtrico son:

1.- Pesada de la muestra.

2.- Disolucin o disgregacin de la muestra. Enrasar a volumen conocido

3.- Valoracin mediante la reaccin adecuada y determinacin del punto final.

4.- Realizacin de los clculos.

Dependiendo de la reaccin que se lleve a cabo, hay varios tipos de mtodos volumtricos:

A.- Neutralizaciones o reacciones Acido-Base.

Se basan en la realizacin de reacciones de neutralizacin o de cido-base, tambin llamadas protlisis:

H++ OH-H20

Hay que tener en cuenta que estas reacciones se suelen llevar a cabo en medios acuosos.

Se trata de hacer reaccionar una sustancia con un cido o con una base, de tal manera que el resultado lleve a la formacin de agua. Este proceso puede ser ms o menos evidente y pueden estar implicadas especies muy variadas, siempre que sean capaces de reaccionar con las especies de disociacin del agua: H+o OH-

El punto final de estas reacciones se puede detectar mediante cambios de color o virajes que experimentan una serie de sustancias indicadoras, sensibles a las variaciones de pH.

B.- Reacciones de oxidacin-reduccin.

Se hace reaccionar una sustancia oxidante con otra reductora, o viceversa, siendo el fundamento de estos procesos la transferencia electrnica entre sustancias reductoras y oxidantes.

Se pueden usar estos procesos cuando un elemento pueda presentar ms de un estado de oxidacin con cierta estabilidad y el paso de uno a otro se puede realizar mediante reacciones sencillas. Algunos sistemas susceptibles de valorarse de esta forma son los siguientes:

Fe(II)/Fe(III), Cr(III)/Cr(VI), Mn(II)/Mn(IV)/Mn(VII), Ag/Ag(I), etc.

C.- Volumetras de precipitacin.

Se trata de hacer aparecer un precipitado o fase slida de baja solubilidad. Realmente estos procesos no se usan mucho en el anlisis de sustancias minerales, si exceptuamos algunos halogenuros que precipitan con la plata. Normalmente son procesos lentos y suelen necesitar un indicador para detectar el punto final.

D.-Volumetras de formacin de complejos; (complexometras).

Se trata de procesos relativamente modernos, dado que no resultaba fcil formar complejos ordinarios con la suficiente estabilidad y son frecuentes los equilibrios relacionados con otras especies complejas secundarias. A todo ello hay que aadir las dificultades para encontrar indicadores adecuados.

Pero estos mtodos experimentaron un auge desde 1946, cuando G. Schwarzenbach, public un trabajo sobrecomplejos organometlicos. Concretamente utiliz el cido Etilen Diamino Tetraactico (AEDT) y sus derivados, fundamentalmente su sal disdica, para el anlisis de calcio y magnesio.

Desde 1948, se fue generalizando el uso del AEDT, as como numerosas sustancias relacionadas (complexonas) para la determinacin de muchos cationes metlicos que forman parte de los minerales. Hoy en da, existen innumerables mtodos analticos basados en complexometras y que abarcan un amplio rango de posibilidades, incluidas las eliminaciones de las interferencias.

Estos procesos requieren el uso de indicadores, siendo los ms utilizados: Negro de Eriocromo T, Naranja de Xilenol, Murxida, Calcn (cido Calcncarboxlico), etc.

Existen mtodos para la valoracin simultnea de dos o ms elementos.

En todas las volumetras es necesario normalizar las disoluciones empleadas con el uso de patrones o sustancias que pueden formar soluciones estables con suficiente pureza.

Tambin, como ya se ha comentado, es interesante considerar la importancia de los indicadores, que son sustancias qumicas, generalmente de naturaleza orgnica, que no intervienen de forma decisiva en el proceso, pero que, como consecuencia del mismo, experimentan cambios qumicos que se reflejan en cambios de color.

2 Caracterizacin de las Sustancias Minerales2.4.1.2.3 Mtodos pticos

LosMtodos pticosse basan en el estudio de la interaccin entre una energa radiante y una muestra. Como resultado de esta interaccin puede darse unaabsorcin, unaemisino unamodificacinde tal energa. Entre losMtodos pticos, losMtodos Espectralesconstituyen el ncleo bsico.

LosMtodos Espectraleshan sido empleados por los qumico-fsicos para realizar estudios estructurales. Sin embargo, la aplicacin de algunas tcnicas espectroscpicas para Anlisis Qumicos, tanto cualitativos, como cuantitativos, se viene realizando desde hace mucho tiempo.

LosMtodos Espectroscpicos de Absorcinse basan en medir la energa absorbida por la muestra cuando incide sobre ella una radiacin.

En losMtodos Espectroscpicos de Emisinse excita la muestra, por ejemplo, sometindola a temperaturas muy altas y se estudia la radiacin emitida.

En las siguientes secciones se comentan algunas ideas sobre los principales mtodos usados en Anlisis Mineral.

2 Caracterizacin de las Sustancias Minerales2.4.1.2.3.1 Mtodos Espectroscpicos de Absorcin

Para la determinacin cuantitativa de sustancias inorgnicas se han puesto a punto numerosos mtodos basados en ladeterminacin calorimtricao en la interaccin de la muestra con luz visible. Existe una relacin directa entre la concentracin de una especie y la cantidad de energa (correspondiente a una determinada zona del espectro) que absorbe. Esta relacin fue estudiada por Lambert-Bouger en 1730 y por Beer en 1852.

Laaparicin de coloren una sustancia cuando incide sobre ella luz visible est causada por transiciones entre niveles electrnicos, como suele ocurrir en elementos metlicos, tanto de transicin, como de transicin interna. Elcolor observadoen una sustancia resulta de la sustraccin de la energa absorbida a la radiacin incidente, de tal manera que, si la radiacin incidente es blanca y la muestra tiene el mximo de absorcin en la zona 450-480 nm (correspondiente al azul), el color observado ser el amarillo.

La determinacin de laintensidad de colorsuele hacerse en una determinada longitud de onda, pero tambin puede hacerse un barrido completo con radiacin visible, desde el violeta (400 nm) al rojo (750 nm), con lo cual se obtiene el espectro completo de absorcin en la zona del visible. Este espectro puede ser til, tanto en trminos cuantitativos, como en trminos cualitativos.

Tambin pueden utilizarse otras zonas del Espectro Electromagntico para determinaciones analticas, como la Ultravioleta (UV) o la Infrarroja (IR).

Cuando incide sobre una muestra radiacin Ultravioleta (200-380 nm), se provocan transiciones entre niveles electrnicos, al igual que ocurre con la radiacin Visible, pero estas transiciones son ms caractersticas de sustancias orgnicas y, por ello, no se emplea mucho esta zona del espectro para el estudio de sustancias minerales. Recientemente se ha empleado la radiacin UV para determinaciones de sustancias organometlicasin6, como por ejemplo algunos complejos Metal-AEDT.

Por lo que respecta a laEspectroscopa IR, se ha venido utilizando casi exclusivamente en Qumica Orgnica, existiendo una amplia bibliografa sobre caracterizacin de sustancias orgnicas mediante esta tcnica. A finales de los aos 50 se inici el estudio de algunos aniones inorgnicos por medio de esta tcnica. Durante los aos 60 se us laEspectroscopa IRpara identificar aniones inorgnicos poliatmicos y para diferenciar los distintos tipos de agua presentes en sustancias inorgnicas. Posteriormente, hacia 1970, se empezaron a caracterizar sustancias minerales medianteEspectroscopa IR. A pesar de todo, no se puede decir que laEspectroscopa IRsea una buena tcnica cuantitativa. Sin embargo, puede ser un mtodo adecuado para la determinacin cualitativa de sustancias inorgnicas, al igual que lo viene siendo para las sustancias orgnicas.

2 Caracterizacin de las Sustancias Minerales2.4.1.2.3.2 Mtodos Espectroscpticos de Emisin

Al igual que losMtodos Espectroscpicos de Absorcinse pueden utilizar de forma cualitativa y cuantitativa. El uso principal de estas tcnicas se centra en la determinacin elemental. Se puede trabajar sobre muestras muy pequeas, ya que pueden realizarse determinaciones puntuales, lo cual hace necesaria una buena homogeneizacin. El campo de aplicacin de estas tcnicas es variado y se incluyen minerales, aleaciones, cermicas, materiales arqueolgicos y productos industriales diversos. Dependiendo de cada tcnica se puede trabajar con muestras slidas o puestas en disolucin.

El fundamento de estos mtodos est en laexcitacin de los electronesde los tomos que componen la muestra desde su estado fundamental a niveles de energa ms elevados (niveles excitados), pudiendo llegar a separarles del tomo (ionizacin). Los electrones excitados tienen tendencia a volver al estado fundamental, emitiendo para ello la diferencia de energa en longitudes de onda definidas y caractersticas para cada tomo. En realidad, en principio, lo que se observa es una radiacin compuesta por varias longitudes de onda (espectro de emisin) y que es la suma de los espectros de emisin de todos los elementos presentes en la muestra. La concentracin de cada elemento es proporcional a la intensidad de sus lneas contenidas en el espectro de emisin. Por ello ser necesaria la separacin de las lneas espectrales mediante diversos dispositivos pticos.

Hay varias formas de excitar la muestra (llama, arco elctrico, chispa, lmparas, plasma, etc.). En funcin de cmo se realice la excitacin, la tcnica y las aplicaciones pueden ser distintas. Si se emplea una llama de mechero de gas, slo se excitan los elementos alcalinos, los alcalino-trreos y pocos ms. En este caso la tcnica es meramente cualitativa y ya ha sido tratada con anterioridad. Pero si se emplean llamas ms calorficas, como acetileno/aire o acetileno/oxgeno, se pueden excitar ms de 50 elementos, como ocurre en lafotometra de llama. En este caso la muestra se encuentra en disolucin.

Cuando las muestras se encuentran en estado slido, la excitacin puede llevarse a cabo con un arco elctrico provocado entre dos electrodos metlicos o de grafito conectados a corriente continua. La muestra en polvo se coloca en un hueco, en el polo positivo, aunque tambin pueden colocarse muestras lquidas que son evaporadas.

Tambin para materiales slidos se emplea laexcitacin por chispa, provocada al colocar la muestra al alcance de corriente de hasta 50.000 V. Estos sistemas son muy usados en la industria metalrgica.

En la determinacin elemental de sustancias inorgnicas se emplean numerosas tcnicas, pero a continuacin se van a describir las ms tiles en el caso de sustancias minerales.

2.4.1.2.3.2.1 Fotometra de Llama (FE)

Tambin llamada FOTOMETRA DE EMISIN DE LLAMA. La excitacin se produce mediante una llama con una temperatura comprendida entre 1700 y 3200C, como las de acetileno/aire o acetileno/oxgeno.

Los fotmetros de llama no son aparatos muy complejos y permiten la determinacin de elementos alcalinos, alcalino-trreos, tierras raras, Cr, Mn, etc. En la actualidad los aparatos de Absorcin Atmica pueden ser utilizados como Fotmetros de Llama, para ello basta con no utilizar las lmparas.

Se trata de una tcnica muy utilizada para el anlisis rutinario de suelos, aguas, productos metalrgicos, cementos, vidrios, materiales biolgicos, etc. Los elementos que ms se determinan son: alcalinos, alcalino-trreos, hierro y aluminio.

Una de las ventajas de la Fotometra de Llama y de las dems tcnicas que utilizan la llama como fuente de excitacin, es que la energa suministrada no es muy elevada y no se alcanzan niveles excitados muy altos y muy numerosos, con lo cual el nmero de lneas de emisin del tomo cuando vuelve a su estado fundamental no es muy numeroso y los espectros no son muy complicados correspondiendo, en muchos casos, a la zona del visible.

2.4.1.2.3.2.2 Espectroscopia de Absorcin Atmica (AA)

Tambin llamada FOTOMETRA DE LLAMA DE ABSORCIN. Su uso data de 1956 (A. Walst, J.P. Schelton, C.T.J. Alkemade,...). Al igual que la Fotometra de Emisin de Llama, la disolucin de la muestra se pulveriza finamente y se la coloca en una llama, con lo cual se disocia en sus tomos constituyentes y se mantienen en su estado fundamental (en su mayor parte), figura 2.44if2_44.

Mediante una lmpara cuyo ctodo est construido con el elemento que se quiere determinar, se produce una radiacin capaz de excitar nicamente los tomos del citado elemento. Esta radiacin se enva a la muestra que absorbe la cantidad necesaria de tal energa para que los tomos a determinar pasen del estado fundamental al estado excitado. La cantidad de energa absorbida es proporcional al nmero de tomos que se han excitado.

Las lmparas utilizadas en la actualidad se denominan de ctodo hueco. Como se ha dicho, su ctodo est construido del elemento que se quiere determinar, mientras que su nodo es de wolframio. El conjunto del ctodo y del nodo va introducido en una ampolla de vidrio llena con un gas noble. En ella, el gas se ioniza y por colisin con el metal se produce la liberacin de tomos del ctodo, emitiendo un espectro completo del elemento. Esta emisin sale por una ventana de cuarzo y se pasa por un monocromador cuya misin es seleccionar la lnea ms adecuada para provocar la absorcin del elemento y pasarle desde el estado fundamental a un estado excitado. Esta lnea debe suministrarnos la mejor sensibilidad y las menores interferencias. Es importante la existencia de un doble haz en la radiacin emitida por la lmpara pues la energa absorbida por la muestra se calcula mediante la diferencia entre el haz que pasa por ella y el haz que no pasa.

2.4.1.2.3.2.3 Fluorescencia Atmica (FA) o (EFA)

Es una tcnica reciente que compite con la Espectrometra de Absorcin Atmicai2412322. Cuando se excitan los electrones mediante una radiacin con determinada longitud de onda, tienen tendencia a volver a su estado fundamental, por lo cual emiten una energa con la misma longitud de onda. Sin embargo, la vuelta al nivel fundamental puede hacerse mediante etapas o pasos por otros niveles con energa intermedia. Cada uno de tales saltos corresponde a una longitud de onda mayor que la del "salto directo". Estas emisiones, de menor intensidad que la correspondiente al salto directo al nivel fundamental, se denominan fluorescencia y son la base para la determinacin de algunos elementos.

Las fuentes de emisin para Fluorescencia Atmica han de ser muy potentes, no siendo tiles, por lo general, las lmparas usadas en Espectrofotometra de Absorcin Atmica. Se han de utilizar los tubos de descarga (sin electrodos) consistentes en un tubo de cuarzo cerrado hermticamente que contiene una pequea cantidad de una sal del elemento a determinar (ioduro,...) a baja presin de argn. Mediante un campo de microondas de elevada frecuencia se provoca una excitacin del vapor atmico en la lmpara. Cuanto ms intensa sea la excitacin, ms sensible es la fluorescencia. Los espectros de fluorescencia se observan mejor en direccin perpendicular a la de incidencia.

Algunos de los inconvenientes de esta tcnica son el precio de los generadores de microondas, el tiempo de precalentamiento (de 1 a 2 horas) y que no todos los elementos pueden determinarse al no dar emisiones suficientemente intensas.

Como ventajas se pueden citar el buen precio y la larga duracin de los tubos de descarga y la elevada sensibilidad que se puede alcanzar en funcin de la intensidad de la fuente de emisin.

Las aplicaciones de la FA, estn relacionadas con el rango de linealidad en funcin de la concentracin que es ms amplio que en la Espectrofotometra de Absorcin Atmica. Se ha utilizado esta tcnica para la determinacin de metales en diversas matrices orgnicas (hidrocarburos, aceites, sangre, etc.).

2.4.1.2.3.2.4 Espectroscopia con Plasma DE ACOPLAMIENTO INDUCIDO (ICP)

Los plasmas son gases en los que una fraccin superior al 1% se encuentra ionizada y a una temperatura comprendida entre 4.000 y 10.000C. Esto da lugar a una fuente de emisin ms potente que cualquier llama, pudiendo provocar disociaciones en las combinaciones qumicas ms resistentes. Mediante este sistema pueden determinarse elementos, tanto mayoritarios como a nivel de traza, figura 2.45if2_45.

La atomizacin de la muestra es ms completa que cuando se realiza con llamas, habindose comprobado una mejor disociacin y disminuyendo las interferencias. Tambin, debido a las caractersticas de esta fuente de emisin, la linealidad en funcin de la concentracin del elemento a determinar se mantiene en rangos mayores que en las tcnicas de llama.

2.4.1.2.3.2.5 Fluorescencia de Rayos X

Se hace incidir sobre la muestra un haz de rayos X, una parte de su energa es absorbida, pero el resto (una mnima parte en relacin con la absorbida) es dispersada hacia longitudes de onda menores que se corresponden con los elementos presentes en la muestra. Se trata de una tcnica dispersiva, figura 2.46if2_46.

La muestra se coloca en pastillas. Para la obtencin de buenos resultados cuantitativos es necesario disponer de patrones en los que el elemento a determinar ha de encontrarse en un entorno qumico lo ms parecido posible a la muestra que se va analizar.

2.4.1.2.4 Mtodos Elctricos

Los Mtodos Elctricos de Anlisis se basan en el comportamiento de una disolucin cuando forma parte de una celda electroqumica. Una celda electroqumica es un sistema qumico capaz de intercambiar corriente elctrica con el exterior. Las celdas que generan corriente se denominan galvnicas, mientras que las celdas que gastan energa se llaman electrolticas. En una celda electroqumica se dan dos procesos, la reduccin, que tiene lugar en el ctodo y la oxidacin, que tiene lugar en el nodo. Existe una relacin entre el potencial de una celda electroltica y las concentraciones de las especies implicadas en los procesos de oxidacin-reduccin, con lo cual pueden establecerse medidas cuantitativas.

Hay varios tipos de Mtodos Elctricos de Anlisis:

1.- Mtodos que relacionan directamente la concentracin de una especie con algn parmetro elctrico, como el potencial de electrodo o la conductividad. El uso de electrodos indicadores o electrodos selectivos se est haciendo muy generalizado en algunos campos de la Qumica. El caso ms conocido es el pH-metro.

2.- Mtodos que detectan el punto final de una valoracin mediante el cambio de algn parmetro elctrico, como el potencial de electrodo. Estos mtodos pueden aplicarse a cualquier tipo de valoracin, como por ejemplo, la valoracin de cloruros con sales de plata para precipitar ClAg.

3.- Mtodos basados en la transformacin, por parte de la corriente elctrica, de una entidad que se encuentra en disolucin, en otra entidad con diferente estado de oxidacin. Si la entidad formada es slida y se puede pesar, es un mtodo de electrodeposicin y puede tambin ser considerado como un mtodo gravimtrico clsico. Algunos de los elementos que pueden determinarse con estos mtodos son: Cd, Co, Cu, Fe, Pb, Ni, Ag, Sn y Zn. Los mtodos columbimtricos miden la corriente elctrica y el tiempo necesarios para la realizacin de un determinado proceso redox. Generalmente se trabaja con un potencial de electrodo constante, para asegurar la selectividad del proceso. Para llevar a cabo estos procesos hay que tener en cuenta, entre otras cosas, que un Faraday (96.491 Culombios), es la cantidad de electricidad necesaria para transformar 1 equivalente. Con estos mtodos se pueden determinar el uranio y el plutonio existentes enmenasradiactivas.

En general, los Mtodos Elctricos de Anlisis no son muy empleados para la determinacin de minerales y sustancias relacionadas, aunque s se usan para numerosas entidades inorgnicas.

2.4.1.2.5 Mtodos Trmicos

Estos mtodos se basan en la variacin de algunas caractersticas con la temperatura.

Las tcnicas ms empleadas en Qumica Mineral son las basadas en el Anlisis Trmico:

La Termogravimetra (TG) determina la variacin del peso con la temperatura. Es interesante para la determinacin de los componentes voltiles presentes en las sustancias (agua, carbonatos, etc.). Dado que estos estudios se realizan en atmsfera cerrada, dependiendo del tipo de gases presentes en la misma, pueden obtenerse resultados diferentes, por ejemplo, si hay oxidaciones.

El Anlisis Trmico Diferencial (ATD), adems de determinar variaciones de peso con la temperatura (que se manifiestan en picos), tambin registra cambios de fase asociados a intercambios de energa, como reorganizaciones estructurales.

2.4.1.2.6 Mtodos Mecnicos

Se basan en relacionar algunas propiedades mecnicas con la composicin. Dentro de este grupo se incluyen las cromatografas, muy importantes para la determinacin de sustancias orgnicas y determinados tipos de iones. Las tcnicas de cromatografa, no son, todava, muy usadas para la determinacin de sustancias minerales.

2.4.1.2.7 Otros Mtodos

Dentro de este apartado deben incluirse tcnicas muy dispares, como por ejemplo:

MEDIDA DE RADIACTIVIDAD: Se emplea en la Mineraloga de las Tierra Raras, donde se incluyen numerosos minerales. La medida de la Radiactividad suministra una idea de la cantidad total de elementos radiactivos presentes en una muestra, pero no permite discernir entre ellos.

ANLISIS ENZIMTICO: Estos mtodos se usan en Bioqumica para estudios cinticos. Hacia 1930, se empezaron a usar las fosfatasas para anlisis clnicos. El uso de estas tcnicas en Mineraloga es nulo, por ahora.

REFRACTOMETRAS: Se basan en la medida del ndice de refraccin. En Gemologa se usan refractmetros especiales que no son muy complicados. Las muestras han de ser cristalinas o deben pulirse bien.

Esta breve descripcin de los Mtodos Analticos usados en Mineraloga no es ms que una introduccin que debe ser ampliada si se quiere conseguir una adecuada especializacin. Para ello se recomienda la lectura de textos de Qumica Analtica ms especializados.

2.5 Estructura de la Materia Mineral

Como resultado del Anlisis Qumico se obtiene la Frmula Qumica de las sustancias. Sin embargo, se tiene una informacin ms completa si se conoce la estructura o disposicin de los tomos o de las molculas en el espacio.

Las formas geomtricas de los cristales son un reflejo macroscpico de su estructura interna o microscpica, es decir, de una distribucin regular de los tomos y de las molculas en el espacio. Sin embargo, al contrario de lo que se crea hace algn tiempo, la simple observacin de las formas geomtricas exhibidas por los cristales no permite intuir su estructura interna, pues el aspecto externo o hbito est condicionado por factores externos. Por ejemplo, la fluorita puede aparecer en cristales cbicos o en cristales octadricos, pero la distribucin microscpica de los tomos de calcio y flor es la misma en ambos casos.

2.5.1 Enlaces en los Cristales

La estructura interna de la materia se encuentra muy relacionada con el tipo de tomos que la constituyen y con las interacciones o enlaces existentes entre ellos. Estas interacciones estabilizan el cristal y las hay de varios tipos. Las distribuciones peridicas que forman los cristales pueden estar constituidas por tomos (o iones) o por molculas, en cada caso el tratamiento ser distinto.

En el caso de distribuciones atmicas, se pueden considerar tres tipos de enlaces o interacciones:

ENLACES INICOS

Se establecen entre tomos con gran diferencia de electronegatividadin7 y su causa es la atraccin electrosttica entre iones con carga de signo opuesto.

Algunas de las caractersticas de las sustancias con enlaces inicos son:

1.- Altos puntos de fusin, relacionados con las cargas de los iones.2.- Alta solubilidad en lquidos con elevada Constante Dielctrica, como el agua.3.- Son aislantes elctricos en fase slida y conductores si estn fundidos.4.-Suelen ser diamagnticosi232, aunque hay excepciones si contienen metales de transicin.5.-Las Propiedades pticas del cristal pueden deducirse de la suma de las de cada uno de los iones que lo forman.6.- Presentan baja conductividad calorficai234 y tambin baja expansin y compresibilidad trmica.7.- Son durosi2317, frgilesi2316 y con buena exfoliacini2315.8.- Pueden dar lugar a soluciones slidas.

ENLACES COVALENTES

Se establecen entre tomos que comparten una porcin de su densidad electrnica, la cual mantiene unidos a los ncleos.

Algunas de las caractersticas de las sustancias con enlaces covalentes son:

1.- Las densidades suelen ser bajas.2.- Son aislantesi233 o semiconductoresin8 en fase slida y en fase fundida.3.- Las propiedades pticas estn condicionadas por la existencia de electrones deslocalizados.4.- Generalmente son diamagnticosi232.5.- Son insolubles en lquidos polaresin9.6.- Raramente forman soluciones slidas.

ENLACES METLICOS

Se establecen entre tomos con un elevado carcter electropositivo que comparten una porcin de su densidad electrnica, encontrndose sta deslocalizada en la estructura. Ello hace que las sustancias metlicas posean una serie de propiedades muy caractersticas, tales como las siguientes:

1.- Gran conductividad trmicai234 y elctrica en fase slida y en fase fundida.2.- Son dctilesi2316, maleablesi2316 y, a veces, elsticosi2316.3.- Brillo metlicoi2312, ms o menos intenso, que puede ser atenuado en la superficie por alteraciones.4.- Densidad elevada.5.- Suelen ser ferromagnticos o antiferromagnticosi232.6.- Son opacos.7.- Grandes posibilidades en cuanto a las soluciones slidas (aleaciones oro-plata, hierro-nquel).

La existencia de enlaces inicos, covalentes o metlicos puros, es casi ficticia, ya que siempre hay un cierto carcter inico en un enlace covalente y viceversa, aunque hay muchos casos concretos en que se da una gran proximidad a la pureza. En principio, puede decirse que a mayor diferencia de electronegatividad, mayor carcter inico.

En muchas sustancias pueden encontrarse varios tipos de enlace. Por ejemplo, en los sulfatos la unin S-O es fundamentalmente covalente, mientras que los cationes se unen al anin mediante interacciones esencialmente inicas. Se dice que estos compuestos son anisodsmicos. Mientras que cuando todos los enlaces son iguales, como en el diamante, se trata de sustancias isodsmicas.

Las disposiciones moleculares peridicas se encuentran estabilizadas por interacciones entre las molculas, son los llamados enlaces moleculares, entre los que se encuentran los enlaces de hidrgeno (de gran importancia en numerosas sustancias orgnicas e inorgnicas), las fuerzas de dispersin (Van der Waals), etc. Estas interacciones tienen una energa mucho menor que las establecidas entre tomos o iones. Las propiedades de estas sustancias son muy caractersticas y suelen ser menos estables.

La estabilidad de los cristales es funcin del tipo y de la energa de los enlaces que le forman. Por ejemplo, la gran estabilidad de los silicatos est basada en la elevada energa de enlace que posee la unin Si-O. Cuanto mayor sea el nmero de enlaces establecidos, mayor ser la estabilidad del compuesto. Los tectosilicatos son ms estables que los nesosilicatos.

2.5.2 Los Slidos Cristalinos

Las distribuciones atmicas y moleculares constituyen las redes cristalinas que, al ser peridicas en las tres dimensiones del espacio, confieren a la materia el carcter cristalino.

Cuando las distribuciones atmicas o moleculares no son peridicas o lo son a corto alcance, se dice que no estn cristalizadas o que son amorfasi11, como por ejemplo, el palo.

En el caso de distribuciones moleculares es importante conocer la disposicin de los tomos en la molcula y, adems, la distribucin de las molculas en el espacio.

Al tratarse de distribuciones peridicas, se generan una serie de simetrasi254 o relaciones entre puntos homlogos de la red que permiten clasificar las estructuras de acuerdo con los elementos de simetra que contienen. Cada uno de los conjuntos de simetras existentes en la red se denomina Forma Cristalina, Clase de Simetra o Grupo Puntual. El nmero de estos conjuntos es 32 y cada especie mineral pertenece a uno de ellos. El espacio mnimo de la red que contiene toda la informacin sobre su simetra se denomina Celda Unidad. La presencia o ausencia de ciertos elementos de simetra en una red puede condicionar algunas propiedades. Por ejemplo, una sustancia que posea centro de simetra, no podr ser piroelctricai233.

Cuando una sustancia puede pertenecer a ms de una forma cristalina, se dice que es POLIMORFA y cada una de las polimorfas constituye una especie mineral diferente. Las sustancias que cristalizan en la misma forma cristalina, se dice que son ISOMORFAS.

2.5.3 Caracterizacin Estructural de la Materia Mineral

Las tcnicas de elucidacin estructural se basan en estudiar el comportamiento de una radiacin cuando interacciona con la materia. Como consecuencia de tal interaccin las radiaciones son modificadas en base a fenmenos diversos (difraccin, absorcin, dispersin, etc.). De la interpretacin de dicha modificacin se puede deducir la distribucin de los tomos y de las molculas en el espacio.

2.5.3.1 Difraccin de Rayos X

Los Rayos X fueron descubiertos por Wilhelm Konrad Roentgen (1845-1923) en 1895, quien recibi el Premio Nobel de Fsica en 1901. En realidad Roentgen aunque no lleg a conocer la naturaleza de los Rayos X, si estudi sus propiedades:

En 1912 los Rayos X fueron utilizados por Max von Laue (1879-1960) y Arnold Sommerfeld (1868-1951) para el estudio de las sustancias cristalinas. Estos cientficos, junto con W. Friedrich y P. Knipping (todos ellos profesores de la Universidad de Munich), hicieron incidir un haz de Rayos X sobre varias sustancias cristalinas (calcantita, esfalerita, etc.) y registraron la radiacin resultante en una placa fotogrfica, observando una distribucin geomtrica de puntos alrededor de una mancha central (correspondiente al haz de Rayos X sin modificar). Estos puntos presentan una geometra relacionada con la distribucin atmica existente en cada plano reticular del cristal y a partir de ellas puede conocerse la estructura cristalina.

Unos aos mas tarde los fsicos ingleses W.H. Bragg y W.L. Bragg (hijo del anterior), que compartieron el Premio Nobel de Fsica en 1915, utilizaron la Difraccin de los Rayos X para deducir la estructura de numerosos cristales, empezando por la halita y siguiendo por otros ms complejos.

2.5.3.1.1 Propiedades

Se pueden enumerar las siguientes propiedades de los Rayos X.

1. Se propagan en lnea recta.

2. No se desvan ante campos elctricos, ni ante campos magnticos.

3. Atraviesan sustancias opacas.

4. Ionizan gases.

5. Provocan fluorescencia en determinadas sustancias.

6. Ennegrecen las placas fotogrficas.

Actualmente se sabe que los Rayos X son de naturaleza ondulatoria.

2.5.3.1.2 Produccin de los Rayos X

Los Rayos X se producen cuando un haz de electrones, procedentes de un ctodo de wolframio que se mueven a gran velocidad chocan contra los tomos de un elemento que funciona de nodo (antictodo). Como consecuencia de este choque aparece un espectro de emisin formado por dos contribuciones:

1.-ESPECTRO CONTINUO:Debido a la prdida de energa de los electrones cuando chocan entre s y contra el metal del nodo. Este espectro, llamada tambin radiacin blanca, contiene un amplio rango de longitudes de onda y aumenta (en amplitud y en intensidad) cuando se eleva la diferencia de potencial (voltaje) entre el ctodo y el nodo.

2.-ESPECTRO CARACTERSTICO:Cuando el voltaje alcanza un determinado valor, los electrones adquieren una energa capaz de arrancar los electrones de las capas ms internas (capa K) de los tomos que forman el nodo. En consecuencia, los electrones de capas ms externas (capas L y M) pasan a ocupar tales huecos producindose una emisin de radiacin X con unas longitudes de onda especficas, K para la transicin L-K y K para la transicin M-K. La radiacin K puede eliminarse con un filtro, mientras que la radiacin K consta, en realidad, de dos picos muy prximos entre s (K1 y K2) y que se pueden tomar promediados. Dependiendo del metal que forme el nodo, la longitud de onda de la radiacin K toma los valores que aparecen en la tabla 2.6it2_6.

2.5.3.1.3 La Ley de Bragg

Cuando los Rayos X inciden sobre los electrones de una distribucin atmica, les hacen vibrar con su misma frecuencia y absorber parte de su energa, reemitindola en todas las direcciones, dando lugar a fenmenos de interferencia. Pero slo en determinadas direcciones se originan interferencias constructivas al producirse frentes de onda que estn en fase, figura 2.47if2_47, es decir, cuando se verifique:

E + EH = nl

siendo GE = EH

por otro lado:

GE = d sen q

entonces:

2 d sen q=n l

La expresin anterior constituye la Ecuacin de Bragg y establece la condicin para que un determinado espaciado entre planos reticularesi254 (familia de planos reticulares) y una longitud de onda determinada de la radiacin incidente, provoque la difraccin o reflexiones en planos de la misma familia, con el resultado de una mancha en la pelcula fotogrfica.

2.5.3.1.4 Mtodos de Difraccin

Existen tres tipos de mtodos experimentales de Difraccin de Rayos X:

1.- MTODO DE LAUE

Se utiliza un monocristal fijo sobre el cual se hace incidir un haz de Rayos X blancos en direccin perpendicular a la placa fotogrfica, figura 2.48if2_48. El haz directo forma una mancha negra sobre la placa fotogrfica, aunque se suele poner una chapa de plomo para interceptarlo y que no forme tal mancha. Cada familia de planos reticulares formar su mancha caracterstica.

El ngulo de incidencia entre el haz de Rayos X y los distintos planos reticulares con su espaciado d es fijo. Pero como se trata de Rayos X blancos, estn presentes todas las longitudes de onda. La Ley de Bragg se cumple siempre y cuando ( 2dsenq )/n est incluido en el rango de longitudes de onda producidos por el tubo de Rayos X y aparecern las manchas de difraccin correspondientes a cada familia de planos reticulares.

El Mtodo de Laue es til para estudiar la simetra de los cristales, siempre y cuando el haz incidente sea paralelo a un elemento de simetra. Pero no resulta muy aplicable para la determinacin de estructuras cristalinas pues resulta difcil saber los valores de la longitud de onda para los que se produce cada seal de difraccin.

2.- MTODOS DE CRISTAL MVIL

Para ampliar las aplicaciones de la difraccin de los Rayos X, Bragg consider que usando una radiacin monocromtica la nica posibilidad para que se cumpla la condicin de difraccin para un espaciado determinado, es variar el ngulo. Esto se consigue colocando el cristal en un sistema que gire, de tal manera que para cada valor de que cumpla la condicin de difraccin se produzca un punto en la pelcula. Con ello se puede saber cuales son los planos reticulares asociados a cada difraccin.

Existen numerosas tcnicas basadas en esta idea (Weissenberg, Buerger, Jong y Boumann, etc.) y estos mtodos son los ms empleados actualmente para la determinacin de estructuras cristalinas.

3.- MTODO DE POLVO

Fue desarrollado por Debye y Scherrer en Alemania durante 1916. La mayora de las veces no se dispone de cristales adecuados para realizar el Rayos X del monocristal, en este caso se utiliza el Mtodo de Polvo. Con este mtodo resulta difcil, aunque no imposible, la determinacin de estructuras cristalinas. Es una tcnica muy til para el reconocimiento de especies minerales y tambin para estudiar numerosos procesos que afectan a las fases minerales.

Para realizar el difractograma de polvo hay que moler el material a un tamao de 50 nm. La orientacin de los microcristales es aleatoria. El portamuestras se hace girar, segn un ngulo, con el fin de que el haz monocromtico incida sobre la muestra en un rango que permita registrar las reflexiones. Cuando un determinado plano reticular sea capaz de producir reflexiones que cumplan la condicin de Bragg, se producir una mancha o un pico en el difractograma, correspondiente a un determinado valor del ngulo (realmente se considera 2q).

En un difractograma de polvo se obtiene un listado de picos de difraccin, junto con su intensidad, en funcin del ngulo 2q (ngulo de incidencia ms ngulo de reflexin). El valor d (dhkl) se obtiene a partir de unas tablas de conversin especficas para cada metal que forma el antictodo.

Para cada sustancia hay una ficha en que se dispone, entre otros datos, del listado de picos de difraccin. Esto sirve para comparar con el correspondiente a la muestra que se est estudiando.

2.5.3.2 Espectroscopia Infrarroja (IR)

Esta tcnica espectroscpica se basa la absorcin de energa que experimenta una sustancia cuando se la hace incidir una radiacin infrarroja. La absorcin de energa se produce cuando la radiacin posee una longitud de onda capaz de excitar los niveles de vibracin asociados a los enlaces.

El Espectro de Absorcin Infrarroja muestra las bandas correspondientes a las vibraciones de los enlaces presentes en las sustancias. Ello proporciona una informacin sobre la naturaleza de tales enlaces y es, por lo tanto, una ayuda para el establecimiento de las estructuras.

2.5.3.3 Espectroscopia Raman

Esta tcnica resulta muy adecuada cuando, por las caractersticas estructurales de una sustancia, es un complemento a la Espectroscopia Infrarrojai2532.

Si la Espectroscopia Infrarroja est basada en la medida de la energa absorbida por los enlaces para pasar de un estado de vibracin a otro de mayor energa (estado excitado), la Espectroscopia Raman se basa en la energa dispersada por los campos elctricos de los enlaces.

El Espectro Raman de una sustancia muestra las bandas correspondientes a las vibraciones de los enlaces presentes en las sustancias cuyos campos elctricos son capaces de dispersar una radiacin incidente.

Algunas vibraciones de enlaces son capaces de absorber energa y de dispersarla al mismo tiempo, en ese caso, presentarn banda en el Espectro IR y tambin en el Espectro Raman. Pero hay casos de vibraciones que no dispersan o que no absorben energa, en tal caso no mostrarn banda Raman o banda IR respectivamente.

2.5.3.4 Espectroscopia Ultravioleta/Visible/IR Cercano

Se basa en la medida de la energa necesaria para que se produzca un salto entre los niveles electrnicos. El rango de energa empleado para producir tales saltos abarca tres zonas del espectro, ver tabla 2.7it2_7.

Esta tcnica, tiene mltiples aplicaciones en las diversas ramas de la Qumica:

QUMICA ORGNICA:Permite detectar electrones deslocalizados y caracterizar enlaces mltiples y determinados grupos funcionales.

QUMICA FSICA:Permite calcular energa de enlace, as como identificar grupos cromforosin10 y auxcromosin101. Es de gran importancia para la determinacin estructural.

QUMICA ANALTICA:Existen numerosos mtodos cuantitativos basados en el uso de esa tcnica.

QUMICA INORGNICA:Se aplica para la caracterizacin de numeroso compuestos slidos y especies en disolucin, como por ejemplo, compuestos de coordinacin.

2.5.4 Cristalografa

La materia mineral presenta, en su mayor parte, un ordenamiento interno de sus tomos y molculas. Este ordenamiento no es exclusivo del mundo mineral y lo presentan casi todas las sustancias que se encuentran en estado slido. El ordenamiento es la causa de que existan los cristales. Las sustancias que no presentan ordenamiento o lo presentan a corto alcance, se dice que son amorfas.

El ordenamiento interno implica una periodicidad (disposicin repetitiva) de los tomos y molculas que constituyen el cristal en las tres dimensiones del espacio. Esta periodicidad da lugar a una serie de relaciones entre tomos y molculas homlogos o equivalentes que conducen a las OPERACIONES DE SIMETRA. Se denomina OPERACIN DE SIMETRA a la accin consistente en llevar un tomo a otro lugar del espacio donde existe otro igual e indistinguible de l. El conjunto de las operaciones de simetra que se pueden establecer para una distribucin peridica determinada constituye un grupo matemtico al que se denomina GRUPO PUNTUAL o CLASE DE SIMETRA. En total existen 32 grupos puntuales o clases de simetra.

Las clases de simetra que poseen ciertas operaciones de simetra comunes se agrupan en 7 SISTEMAS CRISTALINOS, tabla 2.8it2_8, y figuras 2.49if2_49, 2.50if2_50, 2.51if2_51, 2.52if2_52, 2.53if2_53, 2.54if2_54, 2.55if2_55.. Cada uno de ellos, lleva asociada una celda o retculo mnimo que posee la misma simetra que el cristal (CELDA UNIDAD), Las celdas unidad son siempre paralelepipdicas, pudiendo ser:

PRIMITIVAS: Si contienen en total 1 tomo.

MLTIPLES: Si contienen ms de 1 tomo.

Esto quiere decir que dentro de cada celda mltiple se podrn tomar distancias interatmicas menores que los parmetros o medidas de dicha celda, figura 2.56if2_56. Si se consideran 3 de estas distancias mnimas no coplanarias, se define un paraleleppedo que slo posee tomos en los vrtices. Estos paraleleppedos se denominan REDES DE BRAVAIS y son 14.

Volviendo a las celdas unidad mencionadas anteriormente, veremos que cada una de ellas posee 6 parmetros caractersticos, 3 distancias y 3 ngulos formados por estas distancias.

Estos parmetros son caractersticos de cada sistema cristalino. Los ngulos se miden con un instrumento denominado gonimetro, figura 2.57if2_57.

Como puede observarse, el Sistema Trigonal presenta 2 posibilidades. La primera de ellas posee una red prismtica de las mismas caractersticas que la celda unidad hexagonal, mientras que la segunda lleva asociada una red de Bravais rombodrica (Trigonal R). En este ltimo caso resulta til conocer los parmetros de dicha red rombodrica, es decir la arista arh y el ngulo mnimo entre tales aristas arh. Tambin puede resultar til conocer los parmetros de la celda unidad (que ser mltiple), pero fundamentalmente se suele considerar la relacin entre la altura del prisma c0 y la arista de la base a0, es decir c0/a0.

En cuanto a las clases de simetra mencionadas anteriormente, constituyen la llamada forma (forma cristalina) de los cristales y su denominacin aparece en la tabla 2.9it2_9.

Finalmente, resulta til conocer el nmero de frmulas por celda unidad (Z). Cuando la celda es primitiva, Z=1.

2 Caracterizacin de las Sustancias Minerales2.4.1.2.3.2.1 Fotometra de Llama (FE)

Es conocida tambin comofotometra de emisin de llama. Laexcitacinse produce mediante una llama con una temperatura comprendida entre 1700 y 3200 C, como las de acetileno/aire o acetileno/oxgeno.

Losfotmetros de llamano son aparatos muy complejos y permiten la determinacin de elementos alcalinos, alcalino-trreos, tierras raras, Cr, Mn, etc. En la actualidad los aparatos de Absorcin Atmica pueden ser utilizados comofotmetros de llama, para ello basta con no utilizar las lmparas.

Se trata de una tcnica muy utilizada para el anlisis rutinario de suelos, aguas, productos metalrgicos, cementos, vidrios, materiales biolgicos, etc. Los elementos que ms se determinan son: alcalinos, alcalino-trreos, hierro y aluminio.

Una de lasventajasde la fotometra de llama y de las dems tcnicas que utilizan la llama comofuente de excitacin, es que la energa suministrada no es muy elevada y no se alcanzan niveles excitados muy altos y muy numerosos, con lo cual el nmero de lneas de emisin del tomo cuando vuelve a su estado fundamental no es muy numeroso y los espectros no son muy complicados correspondiendo, en muchos casos, a la zona del visible.

2 Caracterizacin de las Sustancias Minerales2.4.1.2.3.2.2 Espectroscopia de Absorcin Atmica (AA)

Es tambin conocida comofotometra de llama de absorcin. Su uso data de 1956 (A. Walst, J.P. Schelton, C.T.J. Alkemade,...). Al igual que laFotometra de Emisin de Llama, ladisolucin de la muestrase pulveriza finamente y se la coloca en una llama, con lo cual se disocia en sus tomos constituyentes y se mantienen en su estado fundamental, en su mayor parte, (verfigura).

Mediante unalmparacuyo ctodo est construido con el elemento que se quiere determinar, se produce unaradiacincapaz de excitar nicamente los tomos del citado elemento. Esta radiacin se enva a la muestra que absorbe la cantidad necesaria de tal energa para que los tomos a determinar pasen del estado fundamental al estado excitado. Lacantidad de energa absorbidaes proporcional al nmero de tomos que se han excitado.

Laslmparasutilizadas en la actualidad se denominan dectodo hueco. Como se ha dicho, suctodoest construido del elemento que se quiere determinar, mientras que sunodoes de wolframio. El conjunto delctodoy delnodova introducido en unaampolla de vidriollena con un gas noble. En ella, el gas se ioniza y por colisin con el metal se produce la liberacin de tomos del ctodo, emitiendo un espectro completo del elemento. Esta emisin sale por una ventana de cuarzo y se pasa por un monocromador cuya misin es seleccionar la lnea ms adecuada para provocar la absorcin del elemento y pasarle desde el estado fundamental a un estado excitado. Esta lnea debe suministrarnos la mejor sensibilidad y las menores interferencias. Es importante la existencia de undoble hazen la radiacin emitida por la lmpara pues la energa absorbida por la muestra se calcula mediante la diferencia entre el haz que pasa por ella y el haz que no pasa.

2.4.1.2.3.2.3 Fluorescencia Atmica (FA) o (EFA)

Esta es una tcnica reciente que compite con laEspectrometra de Absorcin Atmica. Cuando se excitan los electrones mediante una radiacin con determinada longitud de onda, tienen tendencia a volver a su estado fundamental, por lo cual emiten una energa con la misma longitud de onda. Sin embargo, la vuelta al nivel fundamental puede hacerse mediante etapas o pasos por otros niveles con energa intermedia. Cada uno de tales saltos corresponde a una longitud de onda mayor que la del "salto directo". Estas emisiones, de menor intensidad que la correspondiente al salto directo al nivel fundamental, se denominanfluorescenciay son la base para la determinacin de algunos elementos.

Lasfuentes de emisinpara Fluorescencia Atmica han de ser muy potentes, no siendo tiles, por lo general, las lmparas usadas enEspectrofotometra de Absorcin Atmica. Se han de utilizar los tubos de descarga (sin electrodos) consistentes en un tubo de cuarzo cerrado hermticamente que contiene una pequea cantidad de una sal del elemento a determinar (ioduro,...) a baja presin de argn. Mediante un campo de microondas de elevada frecuencia se provoca una excitacin del vapor atmico en la lmpara. Cuanto ms intensa sea la excitacin, ms sensible es la fluorescencia. Los espectros de fluorescencia se observan mejor en direccin perpendicular a la de incidencia.

Algunos de losinconvenientesde esta tcnica son el precio de los generadores de microondas, el tiempo de precalentamiento (de 1 a 2 horas) y que no todos los elementos pueden determinarse al no dar emisiones suficientemente intensas.

Como ventajas se pueden citar el buen precio y la larga duracin de los tubos de descarga y la elevada sensibilidad que se puede alcanzar en funcin de la intensidad de la fuente de emisin.

Lasaplicacionesde la FA, estn relacionadas con el rango de linealidad en funcin de la concentracin que es ms amplio que en laEspectrofotometra de Absorcin Atmica. Se ha utilizado esta tcnica para la determinacin de metales en diversas matrices orgnicas (hidrocarburos, aceites, sangre, etc.).

2 Caracterizacin de las Sustancias Minerales2.4.1.2.3.2.4 Espectroscopia con Plasma de Acoplamiento Inducido (ICP)

Losplasmasson gases en los que una fraccin superior al 1% se encuentra ionizada y a unatemperaturacomprendida entre 4.000 y 10.000 C. Esto da lugar a unafuente de emisinms potente que cualquier llama, pudiendo provocar disociaciones en las combinaciones qumicas ms resistentes. Mediante este sistema pueden determinarse elementos, tanto mayoritarios como anivel de traza.

Laatomizacin de la muestraes ms completa que cuando se realiza con llamas, habindose comprobado una mejordisociaciny disminuyendo lasinterferencias. Tambin, debido a las caractersticas de esta fuente de emisin, la linealidad en funcin de la concentracin del elemento a determinar se mantiene en rangos mayores que en las tcnicas de llama.

2 Caracterizacin de las Sustancias Minerales2.4.1.2.3.2.5 Fluorescencia de Rayos X

Se produce cuando se hace incidir sobre la muestra un haz de rayos X. Una parte de su energa es absorbida, pero el resto (una mnima parte en relacin con la absorbida) es dispersada hacia longitudes de onda menores que se corresponden con los elementos presentes en la muestra. Se trata de unatcnica dispersiva.

La muestra se coloca en pastillas. Para la obtencin de buenos resultados cuantitativos es necesario disponer de patrones en los que el elemento a determinar ha de encontrarse en un entorno qumico lo ms parecido posible a la muestra que se va analizar.

2 Caracterizacin de las Sustancias Minerales2.4.1.2.4 Mtodos Elctricos

LosMtodos Elctricos de Anlisisse basan en el comportamiento de una disolucin cuando forma parte de una celda electroqumica. Unacelda electroqumicaes un sistema qumico capaz de intercambiar corriente elctrica con el exterior. Lasceldasque generan corriente se denominangalvnicas, mientras que las celdas que gastan energa se llamanelectrolticas. En una celda electroqumica se dan dos procesos, la reduccin, que tiene lugar en el ctodo y la oxidacin, que tiene lugar en el nodo. Existe una relacin entre el potencial de una celda electroltica y las concentraciones de las especies implicadas en los procesos de oxidacin-reduccin, con lo cual pueden establecerse medidas cuantitativas.

Hay varios tipos deMtodos Elctricos de Anlisis:

1.- Mtodos que relacionan directamente la concentracin de una especie con algn parmetro elctrico, como el potencial de electrodo o la conductividad. El uso de electrodos indicadores o electrodos selectivos se est haciendo muy generalizado en algunos campos de la Qumica. El caso ms conocido es el pH-metro.

2.- Mtodos que detectan el punto final de una valoracin mediante el cambio de algn parmetro elctrico, como el potencial de electrodo. Estos mtodos pueden aplicarse a cualquier tipo de valoracin, como por ejemplo, la valoracin de cloruros con sales de plata para precipitar ClAg.

3.- Mtodos basados en la transformacin, por parte de la corriente elctrica, de una entidad que se encuentra en disolucin, en otra entidad con diferente estado de oxidacin. Si la entidad formada es slida y se puede pesar, es un mtodo de electrodeposicin y puede tambin ser considerado como un mtodo gravimtrico clsico. Algunos de los elementos que pueden determinarse con estos mtodos son: Cd, Co, Cu, Fe, Pb, Ni, Ag, Sn y Zn. Los mtodos columbimtricos miden la corriente elctrica y el tiempo necesarios para la realizacin de un determinado proceso redox. Generalmente se trabaja con un potencial de electrodo constante, para asegurar la selectividad del proceso. Para llevar a cabo estos procesos hay que tener en cuenta, entre otras cosas, que un Faraday (96.491 Culombios), es la cantidad de electricidad necesaria para transformar 1 equivalente. Con estos mtodos se pueden determinar el uranio y el plutonio existentes enmenasradiactivas.

En general, losMtodos Elctricos de Anlisisno son muy empleados para la determinacin de minerales y sustancias relacionadas, aunque s se usan para numerosas entidades inorgnicas.

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2.4.1.2.5 Mtodos Trmicos

Estos mtodos se basan en la variacin de algunas caractersticas con la temperatura.

Las tcnicas ms empleadas en Qumica Mineral son las basadas en elAnlisis Trmico:

LaTermogravimetra (TG)determina la variacin del peso con la temperatura. Es interesante para la determinacin de los componentes voltiles presentes en las sustancias (agua, carbonatos, etc.). Dado que estos estudios se realizan en atmsfera cerrada, dependiendo del tipo de gases presentes en la misma, pueden obtenerse resultados diferentes, por ejemplo, si hay oxidaciones.

ElAnlisis Trmico Diferencial (ATD), adems de determinar variaciones de peso con la temperatura (que se manifiestan en picos), tambin registra cambios de fase asociados a intercambios de energa, como reorganizaciones estructurales.

2 Caracterizacin de las Sustancias Minerales2.4.1.2.6 Mtodos Mecnicos

Se basan en relacionar algunas propiedades mecnicas con la composicin. Dentro de este grupo se incluyen lascromatografas, muy importantes para la determinacin de sustancias orgnicas y determinados tipos de iones. Las tcnicas de cromatografa, no son, todava, muy usadas para la determinacin de sustancias minerales.

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2.4.1.2.7 Otros Mtodos

Dentro de este apartado deben incluirse tcnicas muy dispares, como por ejemplo:

MEDIDA DE RADIACTIVIDAD:Se emplea en la Mineraloga de las Tierra Raras, donde se incluyen numerosos minerales. La medida de la Radiactividad suministra una idea de la cantidad total de elementos radiactivos presentes en una muestra, pero no permite discernir entre ellos.

ANLISIS ENZIMTICO:Estos mtodos se usan en Bioqumica para estudios cinticos. Hacia 1930, se empezaron a usar las fosfatasas para anlisis clnicos. El uso de estas tcnicas en Mineraloga es nulo, por ahora.

REFRACTOMETRAS:Se basan en la medida del ndice de refraccin. En Gemologa se usan refractmetros especiales que no son muy complicados. Las muestras han de ser cristalinas o deben pulirse bien.

Esta breve descripcin de losMtodos Analticosusados en Mineraloga no es ms que una introduccin que debe ser ampliada si se quiere conseguir una adecuada especializacin. Para ello se recomienda la lectura de textos de Qumica Analtica ms especializados.

2 Caracterizacin de las Sustancias Minerales2.5 Estructura de la Materia Mineral

Como resultado del Anlisis Qumico se obtiene laFrmula Qumicade las sustancias. Sin embargo, se tiene una informacin ms completa si se conoce laestructurao disposicin de los tomos o de las molculas en el espacio.

Lasformas geomtricasde los cristales son un reflejo macroscpico de su estructura interna o microscpica, es decir, de una distribucin regular de los tomos y de las molculas en el espacio. Sin embargo, al contrario de lo que se crea hace algn tiempo, la simple observacin de las formas geomtricas exhibidas por los cristales no permite intuir su estructura interna, pues el aspecto externo o hbito est condicionado por factores externos. Por ejemplo, la fluorita puede aparecer en cristales cbicos o en cristales octadricos, pero la distribucin microscpica de los tomos de calcio y flor es la misma en ambos casos.

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2.5.1 Enlaces en los Cristales

Laestructura internade la materia se encuentra muy relacionada con el tipo de tomos que la constituyen y con las interacciones o enlaces existentes entre ellos. Estas interacciones estabilizan el cristal y las hay de varios tipos. Las distribuciones peridicas que forman los cristales pueden estar constituidas por tomos (o iones) o por molculas, en cada caso el tratamiento ser distinto.

En el caso dedistribuciones atmicas, se pueden considerar tres tipos de enlaces o interacciones:

ENLACES INICOS:Se establecen entre tomos con grandiferencia de electronegatividady su causa es la atraccin electrosttica entre iones con carga de signo opuesto.

Algunas de lascaractersticasde las sustancias con enlaces inicos son:

1.- Altospuntos de fusin, relacionados con las cargas de los iones.2.- Altasolubilidaden lquidos con elevadaconstante dielctrica, como el agua.3.- Sonaislantes elctricosen fase slida yconductoressi estn fundidos.4.-Suelen serdiamagnticos, aunque hay excepciones si contienen metales de transicin.5.-Laspropiedades pticasdel cristal pueden deducirse de la suma de las de cada uno de los iones que lo forman.6.- Presentan bajaconductividad calorficay tambin baja expansin y compresibilidad trmica.7.- Sonduros,frgilesy con buenaexfoliacin.8.- Pueden dar lugar a soluciones slidas.

ENLACES COVALENTES:Se establecen entre tomos que comparten una porcin de sudensidad electrnica, la cual mantiene unidos a los ncleos.

Algunas de lascaractersticasde las sustancias con enlaces covalentes son:

1.- Lasdensidadessuelen ser bajas.2.- Sonaislantesosemiconductoresen fase slida y en fase fundida.3.- Laspropiedades pticasestn condicionadas por la existencia de electrones deslocalizados.4.- Generalmente sondiamagnticos.5.- Son insolubles enlquidos polares.6.- Raramente forman soluciones slidas.

ENLACES METLICOS:Se establecen entre tomos con un elevado carcter electropositivo que comparten una porcin de sudensidad electrnica, encontrndose sta deslocalizada en la estructura. Ello hace que las sustancias metlicas posean una serie depropiedades muy caractersticas, tales como las siguientes:

1.- Granconductividad trmicay elctrica en fase slida y en fase fundida.2.- Sondctiles,maleablesy, a veces,elsticos.3.-Brillo metlico, ms o menos intenso, que puede ser atenuado en la superficie por alteraciones.4.-Densidadelevada.5.- Suelen serferromagnticosoantiferromagnticos.6.- Son opacos.7.- Grandes posibilidades en cuanto a las soluciones slidas (aleaciones oro-plata, hierro-nquel).

La existencia deenlaces inicos,covalentesometlicospuros, es casi ficticia, ya que siempre hay un cierto carcter inico en un enlace covalente y viceversa, aunque hay muchos casos concretos en que se da una gran proximidad a la pureza. En principio, puede decirse que a mayordiferencia de electronegatividad, mayor carcter inico.

En muchas sustancias pueden encontrarse varios tipos de enlace. Por ejemplo, en lossulfatosla unin S-O es fundamentalmente covalente, mientras que los cationes se unen al anin mediante interacciones esencialmente inicas. Se dice que estos compuestos sonanisodsmicos. Mientras que cuando todos los enlaces son iguales, como en el diamante, se trata desustancias isodsmicas.

Las disposiciones moleculares peridicas se encuentran estabilizadas por interacciones entre las molculas, son los llamadosenlaces moleculares, entre los que se encuentran losenlaces de hidrgeno(de gran importancia en numerosas sustancias orgnicas e inorgnicas), lasfuerzas de dispersin(Van der Waals), etc. Estas interacciones tienen una energa mucho menor que las establecidas entre tomos o iones. Laspropiedadesde estas sustancias son muy caractersticas y suelen ser menosestables.

Laestabilidadde los cristales es funcin del tipo y de la energa de los enlaces que le forman. Por ejemplo, la gran estabilidad de lossilicatosest basada en la elevada energa de enlace que posee la unin Si-O. Cuanto mayor sea el nmero de enlaces establecidos, mayor ser laestabilidaddel compuesto. Lostectosilicatosson ms estables que losnesosilicatos.

2 Caracterizacin de las Sustancias Minerales2.5.2 Los Slidos Cristalinos

Lasdistribuciones atmicas y molecularesconstituyen las redes cristalinas que, al ser peridicas en las tres dimensiones del espacio, confieren a la materia elcarcter cristalino.

Cuando las distribuciones atmicas o moleculares no son peridicas o lo son a corto alcance, se dice que no estn cristalizadas o que sonamorfas, como por ejemplo, el palo.

En el caso de distribuciones moleculares es importante conocer la disposicin de los tomos en la molcula y, adems, la distribucin de las molculas en el espacio.

Al tratarse de distribuciones peridicas, se generan unaserie de simetraso relaciones entre puntos homlogos de la red que permiten clasificar las estructuras de acuerdo con los elementos de simetra que contienen. Cada uno de losconjuntos de simetrasexistentes en la red se denominaForma Cristalina,Clase de SimetraoGrupo Puntual. El nmero de estos conjuntos es 32 y cadaespecie mineralpertenece a uno de ellos. El espacio mnimo de la red que contiene toda la informacin sobre su simetra se denominaCelda Unidad. La presencia o ausencia de ciertos elementos de simetra en una red puede condicionar algunas propiedades. Por ejemplo, una sustancia que poseacentro de simetra, no podr serpiroelctrica.

Cuando una sustancia puede pertenecer a ms de unaforma cristalina, se dice que espolimorfay cada una de laspolimorfasconstituye unaespecie mineraldiferente. Las sustancias que cristalizan en la misma forma cristalina, se dice que sonisoformas.

Harris - Quantitative Chemical Analysis - 8th edition