MINERALES, compuestos, elementos, tomos e istopos

Los minerales son los constituyentes de las rocas.

Los trminos mineral, compuesto, elemento, tomo e istopo,

se refieren a diferentes niveles de organizacin de la materia.

El siguiente nivel de organizacin superior a mineral, desde el

punto de vista de Ciencias de la Tierra (Geologa), es el de ROCAS

Mineral Compuesto o elemento de ocurrencia natural Inorgnico,

Slido , Con una composicin qumica especfica, Que posee una estructura interna ordenada de tomos como consecuencia de esta estructura interna presenta una forma cristalina caracterstica (slido) y, propiedades fsicas caractersticas.

Ejemplos de qu es y qu no es mineral:

Diamante vs. diamante sinttico

Diamante vs. Carbn

Hielo vs. Agua

El petrleo es mineral?, la resina es mineral?

Mineraloide. Compuesto slido natural sin composicin

qumica especfica y sin estructura cristalina (amorfo). Ejemplo: vidrio, resina, palo

Polimorfo. Compuesto que bajo diferentes condiciones organiza su

estructura cristalina de diferente manera.

Ejemplos

Calcita vs. Aragonita, diferentes minerales de misma composicin: CaCO3

Diamante vs. Grafito, diferentes minerales de misma composicin: C (Carbono)

Pirita vs. Marcasita, diferentes minerales de misma composicin: FeS2

Cuarzo vs Cristobalita vs. Tridimita, diferentes minerales de misma composicin:

SiO2

Estructura cristalina de los minerales Los tomos individuales ordenados de los minerales se encuentran juntos

en una red: Ltice Cristalino. En esta red cada tomo o in, se localiza en el mismo lugar especfico.

Si ocupan lugares al azar estructura amorfa Esta organizacin interna solo puede darse en un Slido. Estados de la Materia: Slido, (baja T alta T y baja P). Lquido y Gaseoso (alta T baja T y alta P).

Sistemas Cristalinos Existen 6 (7) Sistemas Cristalinos: Isomtrico, tetragonal, hexagonal, trigonal, ortorrmbico, monoclnico, triclnico. Los cules se subdividen en 32 clases en total. Estn caracterizados por su forma exterior (ngulos entre caras) pero principalmente por: sus elementos de simetra: Eje de simetra: su longitud relativa y ngulos entre estos ejes; Planos de simetra y Centro de simetra.

PROPIEDADES FSICAS DE LOS MINERALES Color. Propiedad ms conspicua pero menos confiable. Depende del grado de absorcin de la luz. Las pequeas impurezas pueden cambiar el

color.

Raya. Color del polvo al rayarse. En algunos casos es diagnstico como la hematita

Lustre. Apariencia de la superficie bajo luz reflejada: Metlico, No Metlico (perlado, sedoso, vtreo, terroso, adamantino)

Dureza. Resistencia a ser rayado. Se usa escala de Mohs del 1 al 10; 1 = yeso (el ms suave), 10 = diamante (el ms duro)

Clivaje. Muy diagnstica. Tendencia a romperse a lo largo de ciertos planos (dbiles)

Fractura. En minerales sin clivaje. Planos en los que se rompe cuando se golpean (ej. concoidal)

Peso Especfico. masa del slido o mineral / masa de agua de igual volumen que el slido o mineral. Aumenta con el incremento del nmero

atmico (la mayora est entre 2.5 y 3).

Reaccin al cido.burbujeo al HCl Ej.: CaCO3+2HCl CO2+H2O+Ca2+2Cl2

Forma. ngulos entre caras, reflejo de estructura cristalina. Sabor. Con precaucin, til para halita (NaCl), y silvita (KCl)

HABITO (FORMA, APARIENCIA o TEXTURA) Se entiende por hbito de un cristal o de un grupo de cristales a la forma o combinacin de formas ms comunes y caractersticas en las cuales cristaliza. En el Hbito se incluyen adems de la forma general las irregularidades de su crecimiento. El Hbito en realidad es una comparacin de la forma del mineral con algn objeto o fenmeno conocido, de uso bastante comn. Podemos dividir al hbito en dos presentaciones: Hbito individual y Hbito agrupado: El Hbito individual es cuando se puede observar el cristal en forma aislada. El Hbito agrupado es cuando se presenta un conjunto de cristales.

CLIVAJE, EXFOLIACIN (CRUCERO) Y FRACTURA Exfoliacin. Tambin se puede definir como crucero, es la tendencia de ciertos minerales a romperse parcialmente siguiendo sus planos atmicos con enlaces dbiles en campos adyacentes. Si un mineral, al aplicarse la fuerza necesaria se rompe de manera que deja dos superficies planas en contacto, entonces tendr exfoliacin. Las superficies de exfoliacin son siempre paralelas a las caras reales de un sistema y normalmente tienen ndices de miller sencillos. Concretamente la exfoliacin es un plano de debilidad en el cristal que se representa con nmeros como los siguientes: (0, 0, 1), (0, 1, 1), (1, 1, 1). La exfoliacin se puede clasificar como perfecta, buena, regular o incipiente y segn su direccin se puede definir por el sistema cristalino al que pertenece por ejemplo. Cbica (0, 0, 1), Octadrica (1, 1, 1), Hexagonal (1, 0, 1, 1), Pinacoidal (0, 0, 1), etc.

Fractura. Es La manera como se rompe un cristal sin seguir una direccin cristalogrfica determinada, cuando es afectado por fuerzas que tienden a deformarlo. La fractura no sigue las normas de la exfoliacin o crucero. Se debe aclarar que estas exfoliaciones y fracturas son las observables al microscopio petrogrfico y pueden ser diferentes a las observadas en un ejemplar de mano. Existen diferentes tipos de fracturamientos de un mineral, segn su forma o apariencia. Entre las ms comunes estn las siguientes:

Color.- Propiedad conspicua pero poco indicativa. Ve los diferentes colores que puede tener

el Cuarzo debido a sus impurezas

Raya.- Aunque el color de un mineral vara, el color de la raya es

una propiedad ms caracterstica

Dureza

Lustre

Clivaje y Fractura

Clivaje: Tendencia a romperse a lo largo de ciertos planos

(dbiles)

Peso especfico la mayora de los minerales est entre 2.5 y 3

Reaccin al cido

Sabor

CLASIFICACION DE MINERALES. Dada la composicin de los elementos de la corteza terrestre, los minerales pueden clasificarse de forma muy general en dos:

1. Silicatos.

2. No Silicatos. Los primeros (constituidos por el anin SiO2) estn subdivididos con base en el

contenido de su principal catin: Fe y los segundos de acuerdo con sus aniones constitutivos.

(a) Silicatos. Constitudos por tetraedros de slice (SiO2), estructura bsica, dispuestos en diversos arreglos

i) Ferromagnesianos: arreglos de tetraedros aislados (grupo del olivino), arreglos de cadenas sencillas (grupo de piroxenos), cadenas dobles (grupo de

anfboles), arreglos en capas (micas oscuras: biotita).

ii) No Ferromagnesianos: en capas (micas claras: muscovita) en redes tridimensionales (grupo de los feldespatos y el cuarzo).

(b) No Silicatos. Constituidos por varios grupos de acuerdo con sus aniones Elementos nativos (Au, Ag, Cu) xidos (O2-) e Hidrxidos (OH-) ej. hematita (Fe2O3) y brucita (Mg [OH]2) Haluros cloruros (Cl-), fluoruros (F-), bromuros (Br-), yoduros (I-), ej. halita (NaCl)

Carbonatos (CO3 2-) ej calcita CaCO3 Sulfatos (SO4 2-) ej. yeso (CaSO4 2H2O), Sulfuros y sulfosales (S) ej pirita (FeS2), Fosfatos (PO4), Arsenatos, Vanadatos y Boratos ej apatito (Ca5(PO4)3 (OH,F,Cl), Orgnicos (no son verdaderos minerales) ej. mbar

Estructura bsica de los silicatos: tetraedro de silicio-oxgeno

Funciona como un ion: SiO4 con carga de 4- Y forma compuestos qumicos neutros con la adicin de iones cargados positivamente: cationes

FORMACIN DEMINERALES Todos los minerales que observamos en las rocas tienen determinada temperatura de formacin (la transicin de fase lquida a slida), que va desde la temperatura ambiente (como los minerales formados en las rocas sedimentarias) hasta altas temperaturas (como las de una lava o magma al enfriarse). De tal manera que la presencia de cada mineral es indicativo de las condiciones de formacin de la roca. En las rocas gneas este orden de formacin de minerales de acuerdo a su temperatura se conoce como Serie de Bowen. En las rocas metamrficas los minerales se usan como ndice para conocer la temperatura y presin a la que se formaron tales rocas.

IDENTIFICACION DE MINERALES + Observacin de propiedades fsicas en muestras de mano. + Microscopio Petrogrfico. Lminas delgadas vistas con luz transmitida y reflejada, se observan propiedades pticas de los minerales caractersticas para su identificacin (estas propiedades son consecuencia de su estructura interna):

Reflexin y refraccin, Dispersin, Birrefringencia, Isotropa y Anisotropa, Pleocroismo + Mediante la difraccin de Rayos X + Microscopio electrnico y de barrido. Se observa la forma y estructura de los minerales.

Identificacin de Elementos: + Espectrmetros, + Fluorescencia de rayos X

Microscopio electrnico de transmisin (MET): permite la observacin de muestra en cortes ultrafinos. Un TEM dirige el haz de electrones hacia el objeto que se desea aumentar. Una parte de los electrones rebotan o son absorbidos por el objeto y otros lo atraviesan formando una imagen aumentada del espcimen.

Hay dos tipos bsicos de microscopios electrnicos: el microscopio electrnico de transmisin (Transmission Electron Microscope, TEM) y el microscopio electrnico de barrido (Scanning Electron Microscope, SEM).

Microscopio electrnico de barrido (MEB) crea una imagen ampliada de la superficie de un objeto. No es necesario cortar el objeto en capas para observarlo con un SEM, sino que puede colocarse en el microscopio con muy pocos preparativos.

Espectrofotmetro: es un instrumento usado en el anlisis qumico que

sirve para medir, en funcin de la longitud de onda, la relacin entre

valores de una misma magnitud fotomtrica relativos a dos haces de

radiaciones y la concentracin o reacciones qumicas que se miden en una

muestra. Tambin es utilizado en los laboratorios de qumica para la

cuantificacin de sustancias y microorganismos.

Hay varios tipos de espectrofotmetros, puede ser de absorcin atmica,

de absorcin molecular (que comnmente se conoce como

espectrofotmetro UV - VIS), y no debe ser confundido con un

espectrmetro de masa.

Este instrumento tiene la capacidad de proyectar un haz de luz

monocromtica a travs de una muestra y medir la cantidad de luz que es

absorbida por dicha muestra. Esto le permite al operador realizar dos

funciones:

1.Dar informacin sobre la naturaleza de la sustancia en la muestra

2.Indicar indirectamente qu cantidad de la sustancia que nos interesa

est presente en la muestra

La fluorescencia de rayos X (XRF, sigla en ingls).

Consiste en emisin de rayos X secundarios (o fluorescentes)

caractersticos de un material que ha sido excitado al ser

bombardeado con rayos X de alta energa o rayos gama.

Este fenmeno es muy utilizado para anlisis elemental y anlisis

qumico, particularmente en la investigacin

de metales, vidrios, cermicos y materiales de construccin, as como en

la de geoqumica, ciencia forense y arqueologa.

Difraccion por Rayos X En fsica, la difraccin es un fenmeno caracterstico de las ondas que se basa en la desviacin de estas al encontrar un obstculo o al atravesar una rendija. La difraccin ocurre en todo tipo de ondas, desde ondas sonoras, ondas en la superficie de un fluido y ondas electromagnticas como la luz visible y las ondas de radio. Tambin sucede cuando un grupo de ondas de tamao finito se propaga; por ejemplo, por causa de la difraccin, el haz colimado de ondas de luz de un lser debe finalmente divergir en un rayo ms amplio a una cierta distancia del emisor.

Los rayos X son una radiacin electromagntica de la misma naturaleza que las ondas de radio, las ondas de microondas, los rayos infrarrojos, la luz visible, los rayos ultravioleta y los rayos gamma. La diferencia fundamental con los rayos gamma es su origen: los rayos gamma son radiaciones de origen nuclear que se producen por la desexcitacin de un nuclen de un nivel excitado a otro de menor energa y en la desintegracin de istopos radiactivos, mientras que los rayos X surgen de fenmenos extranucleares, a nivel de la rbita electrnica, fundamentalmente producidos por desaceleracin de electrones. La energa de los rayos X en general se encuentra entre la radiacin ultravioleta y los rayos gamma producidos naturalmente. Los rayos X son una radiacin ionizante porque al interactuar con la materia produce la ionizacin de los tomos de la misma, es decir, origina partculas con carga (iones).

Un rayo de luz es un flujo de energa infinitamente pequeo o fino que procede de una fuente luminosa y representa el camino por el cual se propaga en lnea recta. La energa se propaga a lo largo de este rayo como una serie de vibraciones que en un medio istropo son perpendiculares a la trayectoria del rayo. Pero en un medio anistropo estas vibraciones no son perpendiculares.

MEDIOS ISTROPOS Son substancias liquidas, gaseosas o slidas que no tienen un sistema definido de cristalizacin con excepcin del sistema cbico o isomtrico, en las cuales, la luz se propaga en lnea recta y vibra en todas las direcciones perpendiculares a su propagacin. Un medio isotrpico es cualquier material a travs del cual la luz pasa sin tener en cuenta alguna direccin de vibracin en particular, ya que dicha vibracin se efecta en infinitas direcciones siempre perpendiculares a la direccin de propagacin del rayo. En el agua, aire, vidrio, blsamo de Canad, resinas, silicones, mineraloides y los cristales isomtricos, la distribucin de sus partculas es homognea pero con disposicin catica sin estructuracin tridimensional. Esto es; igual numero de molculas de la misma composicin en todas direcciones, de ah su definicin de isos-igual, tropos-forma.

MEDIOS ANISTROPOS Son substancias que pertenecen a cualquier sistema slido transparente que por sus caractersticas de cristalinidad, sean capaces de polarizar en una o dos direcciones a todas las direcciones existentes en la vibracin de un rayo de luz. Si la disposicin molecular de un cuerpo es ordenada en cierta proporcionalidad en alguna direccin preferencial, entonces pertenece a un sistema cristalino Anisotrpico. Todos los sistemas cristalinos a excepcin del cbico, son capaces de polarizar las direcciones de vibracin en dos rayos especiales llamados rayo lento y rayo rpido, con direcciones de vibracin perpendiculares entre si.

TEORIA DE LA BIRREFRINGENCIA (doble refraccin) Si tenemos dos sistemas pero uno de ellos no es isotrpico la velocidad de la luz que incide varia en el y se descompone en dos direcciones de vibracin. Pero tambin de refraccin. Se llama birrefringencia a la doble refraccin mxima de un rayo de luz. Es decir, a la mayor diferencia que se puede lograr entre el ndice de refraccin del rayo extraordinario (ne) y el ndice de refraccin del rayo ordinario (no) y esta relacin es aproximadamente constante para un mineral dado. Se manifiesta al microscopio como una serie de colores que varan desde el negro (ausencia de birrefringencia) hasta el violeta de 4to grado segn la escala de colores llamada espectro de Newton. El color observado esta en funcin de la desviacin que sufre la luz con el cambio de densidad y de sistema cristalino, pero tambin en funcin del espesor del cristal en cuyo la retardacin puede ser de una o varias longitudes de onda.