LOS MINERALES

Un mineral es una sustancia natural, homogénea, de origen inorgánico, de composición química definida (dentro de ciertos límites), posee unas propiedades características y, generalmente, tiene estructura de un cristal (forma cristalina).

Un mineral posee una disposición ordenada de átomos de los elementos de que está compuesto, y esto da como resultado el desarrollo de superficies planas conocidas como caras. Si el mineral ha sido capaz de crecer sin interferencias, pueden generar formas geométricas características, conocidas como cristales

PROPIEDADES FÍSICAS:

o DUREZA:

Se denomina dureza a la resistencia a ser rayado que ofrece la superficie lisa de un mineral, y refleja, de alguna manera, su resistencia a la abrasión. Mediante el estudio de la dureza de un mineral se evalúa, en parte, la estructura atómica del mismo pues es la expresión de su enlace más débil o mas fuerte.

La dureza es una forma de evaluación de la reacción de una estructura cristalina a una tensión sin rotura. En los cristales con enlaces metálicos, que pueden fluir plásticamente, el rayado da lugar a una ranura o surco. Por el contrario, en materiales frágiles el rayado es la manifestación de una micro fractura.

Friedrich Mohs (1773-1839) Geólogo/Minerólogo Alemán. .

Mohs, estudió química, matemática y física. Empezó a clasificar los minerales por sus característica físicas, en vez de por su composición química, como se había hecho antes. Creó la escala de dureza que

todavía se utiliza cómo la escala de Mohs de dureza de los minerales.La escala va desde 1 hasta 10. El diamante se encuentra en lo más alto de la escala, con una dureza de 10, El talco es el más blando, con una dureza de 1. Puedes utilizar los minerales de los que conoces su dureza para determinar la dureza de cualquier otro mineral. Un mineral de una cierta dureza rayará a otro mineral de dureza inferior.

Por ejemplo con la uña de tu dedo (2) puedes rayar un mineral de talco(1) o con un vidrio roto(5) puedes rayar un mineral de calcita(3) o fluorita(4).

Para aplicar la escala de dureza, intenta rayar la superficie de una muestra del mineral desconocido con una muestra de un mineral de dureza conocida que se encuentra en la escala (estas son muestras conocidas).

Si la muestra desconocida no se puede rayar con un trozo de calcita (3) pero si que se puede rayar con un trozo de fluorita(4), entonces su dureza esta entre 3 y 4. Un ejemplo de minerales con una dureza entre 3 y 4 son barita, celestina y cerusita (3 a 3.5). Se podría utilizar este test para distinguir entre calcita y barita o barita y fluorita.

Si quieres conocer la dureza de un mineral desconocido recuerda que los minerales se pueden dañar y perder valor si no son rayados con propiedad.

o COLOR:

La mayoría de los minerales tienen un color distintivo que se pueda utilizar para la identificación. En minerales opacos, el color tiende para ser más constante, así que aprender los colores asociados a estos minerales puede ser muy provechoso en la identificación. Translúcido a los minerales transparentes tenga un grado mucho más variado de color debido a la presencia de los minerales del rastro. Por lo tanto, el color solamente no es confiable como sola característica que identifica.Se llama idiocromáticos a los minerales que tienen colores característicos relacionados con su composición.

En este caso el color es útil como medio de identificación.

Minerales idiocromáticos con colores distintivos son por ejemplo:

Mineral Color

Magnetita negro

Hematita rojo

Epidota verde

Clorita verde

Lapis lazuli azul oscuro

Turquesa azul característico

Malaquita verde brillante

Cobre nativo rojo cobrizo

Los minerales que presentan un rango de colores dependiendo de la presencia de impurezas o de inclusiones se llaman alocromáticos.

A los minerales alocromáticos pertenecen por ej.:

Feldespato potásico cuyo color varía de incoloro a blanco pasando por color carne hasta rojo intenso o incluso verde.

Cuarzo: Cuarzo puro es incoloro.

La presencia de varias inclusiones líquidas le da un color blanco lechoso. Amatista es de color púrpura característico que probablemente es debido a impurezas de Fe3+ y Ti3+ y la irradiación radioactiva.

Corindón: Corindón puro es incoloro.

Corindón portando cromo como elemento traza es de color rojo.El safiro es una variedad transparente de corindón de varios colores.

Por la existencia de minerales alocromáticos el color es un medio problemático para identificar un mineral.

o COLOR DE RAYA:

Es el color del polvo fino de un cristal molido al frotar sobre el biscuit y frecuentemente se ha utilizado en la determinación de los minerales. Aunque el color de los minerales varíe, el de la raya suele ser constante. el color de la raya se determina por corte , limado o rasguño una raya de longitud de un cuarto de pulgada es generalmente suficiente para determinar su color. La lámina de raya no se puede emplear con minerales de una dureza de 7 o más, pues estos minerales son más duros que la lamina. Cuando no se puede emplear la lamina de raya esta se puede determinar estrujando una pequeña cantidad de muestra hasta hacerla polvo fino y examinado para ver su color, sin ayuda o con una lente de mano sobre un fondo claro tal como un trozo de papel o una uña.

Algunos minerales que tienen el mismo color, tienen rayas diferentes. Los siguientes tres minerales de hierro pueden ser todos negros, pero se distinguen con facilidad por sus rayas respectivas: hematita pardo rojizo; goethita (HFeO ) pardo amarillento; magnetita (Fe O )

La raya de frote se produce cuando se frotan los minerales blandos contra porcelana sin brillo. Esta raya es útil para distinguir el grafito que tiene una raya negra brillante, de la molibdenita que tiene una verdosa. El color de la raya del feldespato potásico siempre será blanca igualmente si es producido por un feldespato potásico incoloro, de color carne o verde.

El color de la raya tiene importancia en la identificación de las menas.

o DENSIDAD RELATIVA:

La densidad relativa de un mineral de composición uniforme es constante. Para determinar con exactitud la densidad relativa de un mineral deben tenerse en cuenta varias condiciones. En primer lugar debe ser puro (requisito difícil de cumplir), compacto y sin grietas ni cavidades que puedan encerrar burbujas o capas de aire.

Las pruebas deben realizarse idealmente a 45º de latitud a 4º C de temperatura.La plata en estado puro tiene una densidad de 10,5.

Cristal de roca, variedad clara del cuarzo que tiene una densidad relativa de 2,65

o TENACIDAD

Es la resistencia que opone un sólido a ser roto. Esta propiedad no tiene ninguna relación con la dureza (por ejemplo el diamante es el mineral más duro que se conoce pero debe tratarse con cuidado para evitar que se fragmente por un golpe). Frente a la tenacidad, un mineral puede comportarse como tenaz (resistente) o bien como frágil (si se rompe con facilidad). Por otra parte existen una serie de términos referidos a la facilidad con la que un sólido puede ser deformado:Frágil: es el mineral que se rompe o pulveriza con facilidad. Ejemplos: cuarzo y el azufre.

Cuarzo Azu fre

Maleable: el que puede ser batido y extendido en láminas o planchas.

Ejemplos: oro, plata, platino, cobre, estaño.

Estaño Lámina de estaño.

Dúctil: el que puede ser reducido a hilos o alambres delgados. Ejemplos: oro, plata y cobre.

Plata Hilos de plata

Flexible: si se dobla fácilmente pero, una vez deja de recibir presión, no es capaz de recobrar su forma original. Ejemplos: yeso y talco.

Yeso

Elástico: el que puede ser doblado y, una vez deja de recibir presión, recupera su forma original. Ejemplo: la mica

Mica

o BRILLO :

Mediante la reflexión de la luz, la cual es diferente según el tipo de mineral. Los minerales mate, son aquellos que no tienen brillo, tales como el caolín y la bauxita. El brillo de un mineral puede ser metálico como la pirita, o generalmente no metálico como el cuarzo.si es la apariencia de su superficie a la luz reflejada, y es una propiedad de fundamental importancia para su reconocimiento. El brillo es función de la transparencia, refractividad y estructura de un mineral. Hay dos tipos principales de brillo: metálico y no metálico.

El brillo metálico lo tienen los metales y los minerales de apariencia metálica. Las sustancias que tienen brillo metálico son opacas o casi opacas y bastante pesadas, la galeana y la pirita son ejemplos de ello. Todas las demás clases de brillo son aspectos diversos del brillo no metálico.

Vítreo: brillo del cristal o del cuarzo. Adamantino: sumamente brillante de los minerales con elevado índice de

refracción, como el diamante y la piromorfita. Resinoso: brillo o apariencia de resina. Perfectamente apreciable en la esfalerita

o blenda. Graso: apariencia de una superficie aceitada. Ejemplo, el nefelino. Nacarado: similar al brillo de una madre perla. Normalmente visible en los

minerales de estructura laminar o lisa y en aquellos que tienen hendiduras pronunciadas como el talco por ejemplo.

Mate: sin brillo; buenos ejemplo son la creta y el caolín. Llamado también brillo terroso.

A veces se usan los nombres esplendoroso, resplandeciente, reluciente y centellante. Éstos están relacionados con la intensidad o cantidad de luz reflejada. Cuando el brillo no es metálico ni no metálico solo se llama metaloide o submetálico. (2).

o EXFOLIACIÓN:

Es la tendencia de un mineral a romperse según planos paralelos, debido a la existencia de planos con enlaces débiles.

En la estructura cristalina de los minerales algunos enlaces son más débiles que otros, como en el caso de la mica, que su disposición de los átomos sigue una disposición laminar, donde cada átomo está unido mediante enlaces fuertes con los átomos vecinos del mismo plano y con enlaces débiles con los átomos cercanos de los planos vecinos. Cuando el mineral se somete a tensión, tienden a romperse los enlaces débiles de un mismo plano, de modo que el mineral se rompe en láminas. No todos los minerales tienen planos definidos de exfoliación, pero los que los poseen pueden ser identificados por las superficies lisas distintivas que se producen cuando se rompe el mineral.

Los tipos de exfoliación más habituales son:

-Cúbica (Halita, Galena), Octaédrica (Fluorita), Romboédrica (Calcita, Dolomita), Laminar (Yeso, Mica)

PROPIEDADES ELÉCTRICAS:

Muchos minerales conducen bien la electricidad (conductores), mientras que se oponen a su paso (aislantes). Unos pocos la conducen medianamente (semiconductores). Gracias a estos últimos se han desarrollado semiconductores que permiten al ser humano conseguir un alto nivel tecnológico.

oCONDUCTIVIDAD:

Dependiendo del tipo de enlace atómico que poseen ciertos minerales. Los mejores conductores de la electricidad, presentan enlace metálico, como el cobre, plata u oro.

Hay veces que los enlaces no son metálicos sino que tienen cierto carácter metálico, se les llama semiconductores. Ejemplo: Galena.

Luego están los minerales con enlace covalente y compuestos iónicos como el diamante y la fluorita respectivamente.

PiezoelectricidadEs cuando un mineral produce una corriente eléctrica sometido a una variación de temperatura. Ejemplo: Turmalina.

o PIEZOELECTRICIDAD:

La piezoelectricidad (del griego ppecho, "estrujar o apretar") es un fenómeno presentado por determinados cristales que al ser sometidos a tensiones mecánicas adquieren una polarización eléctrica en su masa, apareciendo una diferencia de potencial

y cargas eléctricas en su superficie. Este fenómeno también se presenta a la inversa, esto es, se deforman bajo la acción de fuerzas internas al ser sometidos a un campo eléctrico. El efecto piezoeléctrico es normalmente reversible: al dejar de someter los cristales a un voltaje exterior o campo eléctrico, recuperan su forma.

Para que la materia presente la propiedad de la piezoelectricidad debe cristalizar en sistemas que no tengan centro de simetría (que posean disimetría) y por lo tanto que tengan un eje polar. De las 32 clases cristalinas, 21 no tienen centro de simetría. Todas estas clases menos una tienen la propiedad piezoeléctrica en mayor o menor medida.

Los gases, los líquidos y los sólidos con simetría no poseen piezoelectricidad.

Pueden distinguirse dos grupos de materiales: los que poseen carácter piezoeléctrico:

De forma natural

(Cuarzo, turmalina)

Ferro eléctricos, que presentan propiedades piezoeléctricas tras ser sometidos a una polarización (tantalio de litio, nitrato de litio, bernilita en forma de materiales mono cristalinos y cerámicas o polímeros polares bajo forma de micro cristales orientados).

La propiedad de la piezoelectricidad fue observada por primera vez por Pierre y Jacques Curie en 1881 estudiando la compresión del cuarzo. Al someterlo a la acción mecánica de la compresión, las cargas de la materia se separan y esto da lugar a una polarización de la carga. Esta polarización es la causante de que salten las chispas.

Aplicaciones del efecto piezoeléctrico

Cuando vas al médico y te hacen una ecografía (estudio por imagen de estructuras profundas basado en la reflexión de ondas ultrasónicas), están usando

el mismo principio piezoeléctrico. Una laminilla de cuarzo se deforma mecánicamente y vibra cuando la colocamos en un campo eléctrico oscilante.

Existen también unos altavoces piezoeléctricos en los que la señal eléctrica se conduce hasta unos electrodos que comprimen el cristal, éste se contrae y se afloja (vibra). La membrana del altavoz está directamente unida al cristal y al vibrar con él transmite sus vibraciones al aire produciendo las ondas sonoras.Con este sistema no se obtiene una buena calidad de sonido. Funcionan bien a altas frecuencias como el sonar o los ecógrafos pero no tienen mucha calidad para la sensibilidad del oído humano.

o PIROELECTRICIDAD:

La piroelectricidad es la capacidad de cambiar la polarización de algunos materiales sometidos a cambios de temperatura generarando un potencial eléctrico producido por el movimiento de las cargas positivas y negativas a los extremos opuestos de la superficie a través de la migración. Este tipo de fenómenos se observa en materiales dieléctricos que contienen polarizaciones espontáneas producidas por dipolos orientados. La piroelectricidad está estrechamente relacionada con la piezoelectricidad, de tal modo que todos los materiales piroeléctricos son también piezoeléctricos.

El efecto piroeléctrico fue descubierto en minerales como el cuarzo y turmalina y otros cristales iónicos y se desarrolla en las caras opuestas de cristales asimétricos. La dirección de propagación suele ser constante a lo largo de un material piroeléctrico, aunque puede ser modificada por un campo eléctrico cercano.

El material cristalino que constituye un sensor piroeléctrico genera una pequeña carga eléctrica cuando es expuesto al calor en forma de radiación infrarroja. El cristal cambia cuando la cantidad de radiación es notable, la carga también cambia y puede entonces ser medida con un dispositivo FET construido dentro del sensor. Y además son más rápidos que los termopares.

Aplicaciones:

Las aplicaciones más comunes de estos sensores piroeléctricos son:

Pirómetros (medida de temperatura a distancia en hornos, vidrio o metal fundido)

Los sensores pasivos de infrarrojos.

Medida de radiación

Detección de llamas

Detección de pérdidas de calor en oficinas, residencias o edificios.

Medidas de potencia generadas por una fuente de radiación.

Analizadores de IR,

Detectores de CO2 y otros gases que absorben radiación,

Detectores de IR emitidas por el cuerpo humano (para detección de intrusos y de presencia en sistemas de encendido --automático de iluminación o calefacción de viviendas, apertura de puertas.

Detección de pulsos láser de alta potencia.

En termómetros de alta resolución (6x10 °C).

Detector de personas o de movimiento.

o RADIACTIVIDAD:

Es la propiedad que poseen determinados minerales para emitir partículas de forma natural y espontánea. La radiactividad natural tiene muchas aplicaciones científicas, médicas e industriales, y los minerales que la poseen raramente alcanzan niveles peligrosos. Ejemplo: la uraninita, autonnita.o MAGNETISMO

El magnetismo es la propiedad que poseen determinados minerales para atraer el hierro y sus derivados. En general, los minerales que contienen hierro, níquel o cobalto, son atraídos por el imán. Otros minerales presentan un grado mas bajo de magnetismo, por lo cual su magnetismo sólo es detectable si se pulverizan y después se aproxima un imán para ver si atrae o no a sus partículas. Los imanes naturales son permanentes, porque mantienen su propiedad de atracción sin necesidad de aplicar fuerzas magnetizantes. Toda la zona en que actúan las propiedades magnéticas de un imán se denomina campo magnético, el cual está surcado por numerosas líneas de fuerza.

Las propiedades magnéticas del imán y su relación con la electricidad, fue descubierta por Oersted cuando comprobó que una corriente eléctrica produce un campo magnético a su alrededor. Esta propiedad y la de inducción, es aprovechada para la construcción de variados equipos eléctricos, tales como motores, dinamos, aparatos de medida

(Voltímetros, amperímetros...), electroimanes, etc. El primer imán conocido fue la magnetita, muy abundante en la región de Magnesia de donde procede su nombre, citado por Platón y Plinio, y en el que se pudieron observar sus propiedades de imán natural desde tiempos muy remotos.

Los minerales que son atraídos ligeramente por un imán se llaman paramagnéticos, los minerales que son repelidos ligeramente por un imán se llaman diamagnéticos.

Magnetita Fe3O4 y pirotita FeS son los únicos minerales magnéticos comunes.

Pirotita

o LUMINISCENCIA

La luminiscencia es la propiedad que posee un mineral para emitir luz casi en la oscuridad, y que no procede de la incandescencia del mismo (luz fría). Se distinguen cuatro clases:

Triboluminiscencia

La triboluminiscencia es la luminiscencia producida por determinadas sustancias cristalinas mediante acción física o mecánica, es decir, al romperse, triturarse, frotarse o rayarse, ejemplo de la fluorita, calcita y blenda.

Termoluminiscencia

La Termoluminiscencia es la luminiscencia producida por determinados minerales al ser calentados, ejemplo de la calcita, apatito y feldespato.

Fluorescencia

La Fluorescencia es la luminiscencia producida por determinados minerales cuando son expuestos a la acción de ciertos rayos (rayos X, ultravioleta, visibles, catódicos y radiactivos). Estas radiaciones son transformadas por el mineral en ondas luminosas de longitud de onda mayor que la de los rayos que inciden en él.

A diferencia de los casos de luminosidad fosforescente, en la fluorescente la emisión luminosa cesa en el instante en que se suprime la luz excitante. Ejemplo de minerales emisores de luz fluorescente son el ópalo, fluorita y algunas calcitas.

Efecto del empleo de luz ultravioleta en una roca

Fosforescencia

La fosforescencia es la luminiscencia producida por un mineral durante un tiempo más o menos largo, después de que ha cesado la fuente de radiación excitadora. Ejemplo de minerales fosforescentes son la blenda y determinadas calcitas.

La fluorita es un ejemplo de mineral con propiedades de fluorescencia y triboluminiscencia