trabajo

UNIVERSIDAD TECNOLGICA DEL PER

UNIVERSIDAD TECNOLGICA DEL PER

2014INTEGRANTES:1. VERA VALENCIA, Jeefry Ademir2. FERNNDEZ FLORES, Jos Miguel3. GALLEGOS MAMANI, Kevin Alex

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GEOMETRA DESCRIPTIVA2

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LA MINERALOGALa mineraloga es una ciencia extensa y compleja, muy relacionada con la qumica y la geologa, que estudia la estructura, composicin y transformacin de la materia slida inorgnica cristalina encontrada en forma natural en la bisfera. En la naturaleza, los minerales se encuentran asociados a otros minerales y para obtenerlos es necesario separarlos a travs de un trabajo conocido como proceso productivo del mineral, donde la mineraloga cumple un rol de importancia indiscutible.

Mineral: Una sustancia mineral es una sustancia qumica formada por uno o ms elementos. Cada sustancia tiene una frmula qumica, que expresa cuantitativamente su composicin. Es una sustancia natural y homognea, de origen inorgnico, con una composicin qumica definida y propiedades caractersticas, y que tiene, generalmente, una estructura cristalina. Naturales: Los minerales no son producidos artificialmente en el laboratorio, ms bien se encuentran en forma espontnea en el ambiente. Homognea: Un mineral es una sustancia pura (elemento o compuesto qumico). Las rocas son una mezcla heterognea ya que estas son un conjunto de minerales. Por ejemplo: El cobre, en la naturaleza, podemos encontrarlo asociado a diferentes elementos, conformando compuestos qumicos. Si la fuente de cobre se encuentra cerca de la superficie y en contacto con la atmsfera, se oxida por el oxgeno del aire formando CuO (xido de cobre). Si la fuente de cobre se encuentra bajo tierra, generalmente lo encontramos asociado al azufre, conformando el CuSO4 (sulfato de cobre). Cristalina: En una estructura cristalina los tomos o molculas de la sustancia tienen un ordenamiento geomtrico constante en el espacio. Si, por el contrario, no se observa una disposicin peridica y ordenada de las entidades, se dice que la sustancia no est cristalizada o que es amorfa. Ejemplos de minerales de estructura amorfa son las rocas volcnicas y el vidrio.

Ley: La ley se refiere al grado de pureza en que se encuentra la especie mineral en la roca de un yacimiento. Por ejemplo: La ley de cobre expresa el porcentaje de cobre que encierra una determinada muestra. Cuando se habla de una ley del 1% significa que en cada 100 kilogramos de roca mineralizada hay 1 kilogramo de cobre puro.1. CRISTALOGRAFA: ESTRUCTURA DE LA MATERIA CRISTALINA:1.1. EL ESTADO SLIDO:Aunque la materia en el universo adopta preferentemente el estado gaseoso, en Geologa tiene mayor inters el estado slido ya que la litosfera est constituida por rocas y stas se componen de minerales, que son en su mayora slidos cristalinos.

El estado slido se caracteriza por la fuerte unin entre sus partculas constituyentes, que ocupan posiciones ms o menos fijas. Si estas posiciones estn geomtricamente ordenadas hablamos de materia cristalina. Si por el contrario estn desordenadas, hablamos de materia amorfa.1.2. ESTRUCTURA INTERNA DE LA MATERIA CRISTALINA:a) Cristales: En los slidos los enlaces entre tomos o molculas suelen encontrarse ordenados en las tres direcciones del espacio, constituyendo la materia cristalina. Esta propiedad intuida por algunos naturalistas desde el siglo XVIII, no tuvo confirmacin hasta comienzos del siglo XX cuando Von Lae demostr, mediante radiografas con rayos X, que los cristales estaban formados por el apilamiento de planos de tomos.Se define cristal como porcin de materia cristalina limitada exteriormente por caras planas, aristas y vrtices. Por extensin tambin se define como cualquier slido con estructura interna ordenada.Los cristales pueden ser de origen natural o artificial, y de composicin inorgnica u orgnica. La ordenacin interna es la clave de sus propiedades, de las que depende su aspecto y su respuesta ante los procesos naturales o tecnolgicos. A su vez, dichas propiedades son consecuencia de la relacin entre diferentes variables como el tamao de las partculas y su carga, los tipos de enlaces qumicos, etc.

Los cristales visibles al ojo humano reciben el nombre de fenocristales. Los cristales slo visibles a microscopio se denominan microcristales.

b) Teora reticular: La forma polidrica de algunos cristales es consecuencia de su estructura interna. Las radiografas elaboradas de los cristales permiten afirmar que la materia cristalina constituye un andamiaje tridimensional, en el que las distancias entre las partculas y los ngulos que forman estos segmentos, se mantienen constantes.Para estudiar las redes cristalinas se establecen unos ejes de coordenadas que coinciden con filas fundamentales. Estos deben cumplir una serie de caractersticas: Los ejes coinciden con filas de partculas de la red. Los tres ejes coinciden con las filas de mayor densidad lineal (contienen nudos separados por el menor espacio posible).Establecidos los ejes de coordenadas, su origen se hace coincidir con un nudo de la red y, a partir de l, se define un poliedro cuyas aristas son los ejes cristalogrficos y los vrtices de cada arista coinciden con dos nudos consecutivos. Este poliedro se denomina celdilla unidad.

As pues, una red cristalina puede considerarse como el apilamiento de millones de celdillas elementales. En la naturaleza slo existen 14 tipos distintos de celdillas elementales: las celdillas de Bravais.

1.3. PROPIEDADES DE LA MATERIA CRISTALINA:La repeticin indefinida de un motivo estructural que se repite, tiene una serie de consecuencias.a) Homogeneidad: el valor de una medida en una porcin de un cristal se mantiene en cualquier porcin de l.b) Anisotropa: Es una caracterstica segn la cual, determinadas propiedades de un cristal dependen de la orientacin que se considere. As, la conductividad elctrica, calorfica, dilatacin trmica, velocidad de propagacin de la luz, etc., son muy diferentes segn la direccin que se tome en cuenta. En el caso de la propagacin de la luz en el interior de un cristal de cuarzo, por ejemplo, su velocidad depender de la direccin que los rayos sigan en su interior. Estructuralmente, la distancia entre los nudos vecinos de una red cristalina no es constante, y dependen de la direccin, de ah que dependiendo de la direccin varen las propiedades del cristal. (Los cristales del sistema cbico pueden no presentar anisotropa en algunas propiedades, y por tanto comportarse como slidos amorfos).c) Simetra: los elementos morfolgicos que forman el cristal (caras, aristas y vrtices) se repiten segn unos ejes y planos imaginarios denominados elementos de simetra. Los sistemas cristalinos se caracterizan por sus diferentes grados de simetra, que oscilan entre la mxima del sistema cbico, a la mnima del triclnico.Se dice que dos figuras son simtricas entre s cuando ambas se pueden hacer coincidir. Para realizar las coincidencias se utilizan las denominadas operaciones de simetra que son: reflexin, rotacin o giro e inversin. Elementos de simetra de un cristal: La materia cristalina tiene simetra debido a la ordenacin de sus tomos y repeticin de la celdilla elemental. Los operadores mediante los que se pueden definir estos parmetros son el centro, eje y plano de simetra. Centro de simetra: El centro de simetra es el punto ideal situado en el interior del cristal, que divide a los ejes cristalogrficos que pasan por l en dos partes iguales. Eje de simetra: El eje de simetra es la recta que pasa por el centro de simetra, y que al girar el cristal sobre l 360 se puede observar el mismo aspecto un nmero de veces 2, 3, 4 o 6. El orden de los ejes viene determinado por el nmero de veces que se repite una posicin. As, se definen como binarios cuando se repiten 2 veces; ternarios, cuando se repite 3 veces; cuaternarios, 4 veces; y senarios, 6 veces.

Plano de simetra: El plano de simetra es el plano ideal que divide el cristal en dos partes iguales y simtricas. Los tres ejes cristalogrficos que pasan por el centro de simetra, dividen al cristal en ocho partes (octantes), coincidentes con los planos de simetra del cristal.

Cuando un poliedro puede reconstruirse totalmente a partir de una cara por aplicacin sucesiva de los elementos de simetra, se dice que es una forma cerrada.

Pero a menudo esto no es posible, se habla entonces de que los cristales constan de dos o ms formas abiertas.

Los cristales que existen en la naturaleza pueden agruparse en siete tipos (los sistemas cristalinos) de acuerdo con las longitudes de los ejes cristalogrficos y de los ngulos que forman entre s.1.4. PROCESOS DE CRISTALIZACIN Y GNESIS CRISTALINA:La gnesis cristalina tiene su origen en los siguientes mecanismos bsicos: Solidificacin por enfriamiento de un fundido, como sucede en una cmara magmtica en la que desciende la temperatura. Precipitacin qumica a partir de una disolucin como sucede en el mar cuando se evapora el agua y cristalizan sales, o precipitacin bioqumica inducida por la actividad de seres vivos como las conchas de los moluscos. Alteracin o meteorizacin por accin del agua, el oxgeno o el dixido de carbono sobre los minerales a la intemperie, proceso que puede dar lugar a minerales nuevos con estructuras diferentes. Sublimacin por enfriamiento sbito de un gas, como sucede con la cristalizacin del azufre en las fumarolas volcnicas. Recristalizacin. Cuando en un cristal algunos iones son sustituidos por otros sin que se abandone el estado slido y como consecuencia aparecen minerales nuevos. Un ejemplo de recristalizacin sera la transformacin de la calcita en dolomita durante la diagnesis. En condiciones adecuadas de presin, temperatura y saturacin se produce la cristalizacin a partir de grupos de tomos o impurezas que actan como ncleo de crecimiento del cristal. En ausencia de partculas el proceso se inicia en condiciones de sobresaturacin.Sobre los ncleos se van aadiendo, de forma ordenada y segn capas paralelas, los tomos que constituyen la sustancia. El crecimiento es posible porque las capas externas que se van creando, nunca tienen completas sus cargas.Algunos minerales estn formados por microcristales, que solo son visibles a microscopio y otros por fenocristales, visibles a simple vista. Dichas caractersticas dependen de otras condiciones: espacio, tiempo y reposo.Cuanto ms lento y ms largo sea el proceso de cristalizacin, los cristales podrn adquirir mayor tamao, siempre que tengan espacio para su formacin. En el otro extremo, un enfriamiento demasiado rpido, conducir a la formacin de un vidrio volcnico, sin estructura cristalina.Por falta de espacio, los cristales adquieren una forma externa irregular, pero cuando crecen libremente, su estructura interna se manifiesta tambin en la forma externa polidrica.El reposo es tambin una condicin para que los cristales alcancen un mayor tamao frente a los que se forman en ambientes agitados.

1.5. DEFECTOS CRISTALINOS: EL CRISTAL REAL:La cristalizacin nunca es perfecta. Como en cualquier proceso natural se producen imperfecciones en el crecimiento. Estas imperfecciones reciben el nombre de defectos cristalinos. Son las responsables de variaciones en el color o la forma de los cristales. Los defectos cristalinos se denominan: Vacancias: Se producen por la ausencia en la red de un elemento. Las vacancias, al igual que otros defectos, pueden desplazarse libremente a lo largo de la red. tomos intersticiales: Inclusin en la red de un tomo fuera de las posiciones reticulares. Con frecuencia este defecto se presenta unido a una vacancia, pues la formacin de una vacante favorece la aparicin de un tomo intersticial. Sustituciones: Entrada en la red de un tomo diferente, pero de similar radio inico que el que la compone. Pueden dar lugar a la aparicin de series isomorfas (cuando pueden darse todas las sustituciones posibles, sin alterar la estructura de la red). Dislocaciones: Aparicin de nuevas filas de elementos cuando en el plano anterior no existan. Una dislocacin de este tipo son las dislocaciones helicoidales, que permiten un crecimiento rpido de una cara, pues esta nunca se acaba. Destrucciones locales: de la red debido a inclusiones de elementos radiactivos que se han desintegrado.2. LOS MINERALES:La mineraloga es la disciplina geolgica que tiene por objeto el estudio de los minerales y de todas sus caractersticas: forma externa, comportamiento fsico, composicin qumica, gnesis, as como su prospeccin y su explotacin.2.1. CONCEPTOS BSICOS EN MINERALOGA: Mineral: Un mineral es una sustancia slida, inorgnica, natural, homognea, de composicin qumica y estructura interna definidas, y estable dentro de unos determinados lmites de presin y temperatura. En ocasiones, se incluyen sustancias lquidas como el mercurio.En ocasiones se incluyen tambin sustancias no cristalinas como el palo. Polimorfismo: Una misma sustancia puede cristalizar bajo distintas condiciones de presin y temperatura. Siendo stas las que determinan la estabilidad de cada mineral, se podrn obtener distintas estructuras cristalinas.En general, a mayor temperatura y menor presin, aparecern estructuras ms abiertas; y a menor temperatura y mayor presin, las estructuras resultantes sern ms compactas.Son ejemplos de minerales polimorfos:C Grafito, diamante.CaCO3 -Aragonito, calcita.SiO2 - Cuarzo, cristobalita, tridimita, cohesita, etc.KAlSi3O8 - Microclima, sanidina, ortosa (feldespatos potsicos)Cuando un mineral ya est formado, pueden variar las condiciones termodinmicas. Entonces se producira un cambio polimorfo. En ocasiones, estos cambios son extremadamente lentos. Se habla entonces de cambios irreversibles (ej: grafito- diamante) Isomorfismo: En las redes cristalinas, las sustituciones de iones por otros de relacin carga/radio similar, pueden ser a veces muy abundantes. Si adems las sustituciones se presentan con regularidad, se convierten en otra sustancia con la misma estructura cristalina.En ocasiones, el in sustituto tiene la misma carga:NaAlSi3O8 ---------- CaAl2Si2O8 (serie de las plagioclasas)(Albita) (Anortita)2.2. CLASES MINERALES:2.2.1 Elementos nativos: Nativos son los elementos que aparecen sin combinarse con los tomos de otros elementos como por ej. oro Au, plata Ag, cobre Cu, azufre S, diamante C. Los elementos nativos son aquellos que se encuentran en la naturaleza en estado libre (puro o nativo), es decir, sin combinar o formar compuestos qumicos. Aparte de la clase de los elementos nativos los minerales se clasifican de acuerdo con el carcter del ion negativo (anin) o grupo de los aniones, los cuales estn combinados con iones positivos.A excepcin de los gases atmosfricos, se distinguen alrededor de unos veinte elementos nativos. Ejemplo de stos son: el oro, plata, platino, cobre, azufre y diamante (y sus formas de grafito o carbono)2.2.2 Sulfuros:Los sulfuros naturales (producto de metales y semiminerales) son la clase ms importante en la metalurgia, pues en ella entran metales tan importantes como el hierro, estao o manganeso, y otras menas como la galena o la esfalerita. Se trata de compuestos de diversos minerales combinados con el azufre. Ejemplo de minerales de los que forman parte los sulfuros son la pirita (FeS); calcopirita (CuFeS2); galena (PbS); blenda (ZnS); cinabrio (HgS); antimonita (sulfuro de antimonio) y rejalgar (sulfuro de arsnico)Por su parte, las sulfosales son minerales compuestos de plomo, plata y cobre combinados con azufre y algn otro mineral como el arsnico, bismuto o antimonio. Un ejemplo de sulfosal es la pirargiritaIncluido compuestos de selenio (Selenide), arsenurios (Arsenide), telururos (Telluride), antimoniuros (Antimonide) y compuestos de bismuto (Bismutide). Los sulfuros se distinguen con base en su proporcin metal. Ejemplos son galena PbS, esfalerita ZnS, pirita FeS2, calcopirita CuFeS2, argentita Ag2S, Lllingit FeAs2.

2.2.3 Haluros: Los halogenuros o haluros, son compuestos que resultan de la combinacin de un halgeno (cloro, flor, bromo o yodo), con otro elemento. Un ejemplo comn de halogenuro es la halita (sal de gema) Los aniones caractersticos son los halgenos F, Cl, Br, I, los cuales estn combinados con cationes relativamente grandes de poca valencia, p.ej. halita NaCl, silvina KCl, fluorita CaF2.2.2.4 xidos e Hidrxidos.Los xidos e hidrxidos son el producto de la combinacin del oxgeno con un elemento. En realidad, casi todos los elementos forman xidos, que se dividen segn sus propiedades en xidos bsicos (metlicos) y cidos (formados por combinacin del oxgeno con un elemento no metlico)Los xidos son compuestos de metales con oxgeno como anin. P.ej. cuprita Cu2O, corindn Al2O3, hematites Fe2O3, cuarzo SiO2, rutilo TiO2, magnetita Fe3O4. Los hidrxidos estn caracterizados por iones de hidroxido (OH-) o moleculas de H2O-, p.ej. limonita FeOOH: goethita *-FeOOH, lepidocrocita *-FeOOH.2.2.5 Carbonatos nitratos y boratos:Los boratos estn constituidos por sales minerales o steres del cido brico; se trata de minerales muy diferentes en apariencia y propiedades fsicas.Los nitratos son sales que derivan del cido ntrico; se trata de un pequeo grupo de minerales difciles de hallar en la naturaleza en formaciones concentradas, y que poseen caractersticas de escasa dureza y alta solubilidad; se distingue la nitratina o nitrato sdico y el salitre o nitrato potsico. Estas sales se utilizan frecuentemente en la fabricacin de explosivos, y especialmente como abonos por su riqueza en nitrgeno.Los carbonatos son sales derivadas de la combinacin del cido carbnico y un metal. Estos compuestos estn muy difundidos como minerales en la naturaleza. Ejemplo de carbonatos son la azurita y malaquita (carbonatos hidratados de cobre), calcita (CaCO3), aragonito (CaCO3) y Dolomita CaMg(CO3)22.2.6 Wolframatos, Molibdatos y Cromatos:Los sulfatos son sales o steres del cido sulfrico, por lo general solubles en agua, excepto los sulfatos de plata, mercurio, calcio, bario, plomo y estroncio. Se trata de minerales de origen diverso, inestables, de aspecto variable (casi siempre no metlicos) y generalmente de escasa dureza. Ejemplo de sulfato es la Baritina (BaSO4), el Yeso (CaSO4*2H2O) y la Tenardita (Na2SO4)Los cromatos son sales o steres del cido crmico. Se presenta generalmente en forma de minerales de colores amarillentos. Las sales alcalinas son utilizadas como reactivos analticos y oxidantes.Los volframatos son elemento poco abundantes en la naturaleza. Se trata de un metal duro, denso y de brillo plateado, que se encuentra formando parte de la volframita. Tiene utilidad en la formacin de aleaciones y, dado su gran dureza, como sustito del diamante. Una utilidad muy comn por su elevado punto de fusin, es la fabricacin de filamentos para lmparas incandescentes (tungsteno)Los molibdatos (como la molibdenita) son minerales que se presentan en la naturaleza en forma de sulfuro. Tiene utilidad en la mejora de la resistencia y ductilidad de algunos aceros y aleaciones, y en la construccin de determinados componentes electrnicos.2.2.7 Fosfatos, Arseniatos y Vanadatos:En los fosfatos el complejo aninico (PO4)3- es el complejo principal, como en el apatito Ca5[(F, Cl, OH)/PO4)3]los arseniatos contienen (AsO4)3- y los vanadatos contienen (VO4)3- como complejo aninico.Los fosfatos sales o steres del cido fosfrico, arsnico y vanadio. Son solubles en los cidos minerales, excepto los fosfatos neutros de metales alcalinos, que son solubles en agua.La utilidad fundamental de los fosfatos es la de fertilizante, aunque algunos de ellos tambin son empleados en la industria textil para eliminar la dureza del agua. Ejemplo de fosfatos son el apatito y la piromorfita.2.2.8 Silicatos:Los silicatos son sales de cido silcico. Se trata de los compuestos ms frecuentes y fundamentales de la litosfera. Son parte importante de numerosas rocas y minerales (integran el 95% de la corteza terrestre), y se hallan exclusivamente en forma de silicio y oxgeno (slice), o en combinacin con otros elementos. Salvo los alcalinos, los silicatos son insolubles, y gran parte de ellos, salvo el fluorhdrico, son inatacables por los cidos.Minerales que se incluyen dentro de los silicatos son el feldespato, mica, cuarzo, anfibol, piroxeno y zeolita. Los silicatos ms importantes son los de sodio y potasio (vidrios solubles), de magnesio (como el talco), de calcio (que integran el vidrio y el cristal), y de aluminio (como el caoln o la arcilla)Es el grupo ms abundante de los minerales formadores de rocas donde el anin est formado por grupos silicatos del tipo (SiO4)4-. La estructura de los silicatos: Ms del 90% de los minerales que forman las rocas son silicatos, compuestos de silicio y oxgeno y uno o ms iones metlicos.Los principios estructurales de los silicatos son los siguientes:a) Cada uno de los silicatos tiene como compuesto bsico un ion complejo de forma tetradrica. Este tetraedro consiste en una combinacin de un ion de silicio con un radio de 0.42, rodeado por 4 iones de oxgeno con un radio de 1.32 tan estrechamente como sea posible geomtricamente. Los iones de oxgeno se encuentran en las esquinas del tetraedro y aportan al tetraedro una carga elctrica de -8 y el ion de silicio contribuye con +4. As, el tetraedro puede considerarse como un anin complejo con una carga neta de -4. Su smbolo es [SiO4]4-. Se lo conoce como anin silicato.b) b) La unidad bsica de la estructura de los silicatos es el tetraedro de [SiO4]4-. Se distinguen algunos pocos tipos estructurales de los silicatos: los neso-, soro-, ciclo-, ino y tectosilicatos.c) c) El catin Al3+ puede ser rodeado por 4 o 6 tomos de oxgeno y tiene un dimetro inico muy similar a Si4+ (Si4+: 0.42, Al3+: 0.51). Por esto reemplaza al Si4+ en el centro del tetraedro por ejemplo en la moscovita KAl[6]2[(OH)2/Si3Al[4]O11] o se ubica en el centro de un octaedro como los cationes Mg2+ o Fe2+ por ejemplo en el piroxeno de sodio Jadeita NaAl[6]Si2O6. Tipos de silicatos: Nesosilicatos: formados de tetraedros independientes, que alternan con iones metlicos positivos como p.ej. en el olivino: (FeMg)2SiO4Adems el oxgeno del anin silicato [SiO4]4- simultneamente puede pertenecer a 2 diferentes tetraedros de [SiO4]4- De tal manera se forman aparte de los tetraedros independientes otras unidades tetradricas. Sorosilicatos: formados de paras de tetraedros: [Si2O7], por ejemplo epidota. Ciclosilicatos: formados por anillos de tetraedros de [SiO4]4- : [Si3O9]6-, [Si4O12]8-, [Si6O18]12-, p.ej. berilo Be3Al2[Si6O18] Inosilicatos formados por cadenas simples o cadenas dobles de tetraedros de [SiO4]4- cadenas simples por ejemplo piroxenos:Augita Ca(FeMg)(SiO3)2Hiperstena (FeMg)SiO3 cadenas dobles por ejemplo anfboles.Hornblenda CaNa(MgFeAl)5(AlSi)8O22(OH)2 Filosilicatos: formados por placas de tetraedros de [SiO4]4- por ejemplo:Moscovita KAl2(AlSi3O10)(OH)2 Biotita K(FeMg)3(AlSi3O10)(OH)2Ms los filosilicatos: del grupo de la arcilla (caoln, illita, montmorillonita, clorita, etc) Tectosilicatos con estructuras tetradricas tridimensionales, por ejemplo:Feldespatos KAlSi3O8Plagioclasas (CaAl2Si2O8 Anortita y NaAlSi3O8 Albita)Cuarzo SiO2

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