ACTIVIDADES OBLIGATORIAS 13 22 1 13 66 2 7 44 8 14 15 18 53(10 minerales) 35
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ÍNDICE
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10. Isomorfismo y polimorfismo11. Propiedades de los minerales 1. Químicas 2. Físicas 3. Mecánicas 4. Ópticas 12. Abundancia mineral 13. Colección de minerales 14. Prácticas 15. Repaso 16. Características de algunos minerales 17. Imágenes de minerales 18. Otras presentaciones 19. Cuestiones 20. Vídeos |
1. Conocimientos previos 2 3 4
2. ESQUEMAS
3. PRESENTACIONES
4. CONTENIDOS ANIMADOS
5. INTRODUCCIÓN
La Corteza terrestre tiene una composición considerablemente diferente a la
del planeta en su conjunto:
- Eneriquecida
en elementos ligeros: Oxígeno, Silicio y Alumnino
- Empobrecida
en elementos pesados: Hierro, Níquel
ANIMACIONES
6. ESTRUCTURA CRISTALINA
Aunque la materia en el universo adopta preferentemente el estado gaseoso, en Geología tiene mayor interés el estado sólido ya que la litosfera está constituida por rocas y éstas se componen de minerales, que son en su mayoría sólidos cristalinos.
El estado sólido se caracteriza por la fuerte unión entre sus partículas constituyentes, que ocupan posiciones más o menos fijas. Si estas posiciones están geométricamente ordenadas hablamos de materia cristalina. Si por el contrario están desordenadas, hablamos de materia amorfa.
En los sólidos los enlaces entre átomos o moléculas 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 confirmación hasta comienzos del siglo XX cuando Von Laüe demostró, mediante radiografías con rayos X, que los cristales estaban formados por el apilamiento de planos de átomos.
Se define cristal como “porción de materia cristalina limitada exteriormente por caras planas, aristas y vértices”. Por extensión también se define como “cualquier sólido con estructura interna ordenada”.
Los cristales pueden ser de origen natural o artificial, y de composición inorgánica u orgánica. La ordenación interna es la clave de sus propiedades, de las que depende su aspecto y su respuesta ante los procesos naturales o tecnológicos. A su vez, dichas propiedades son consecuencia de la relación entre diferentes variables como el tamaño de las partículas y su carga, los tipos de enlaces químicos, etc.
Los cristales visibles al ojo humano reciben el nombre de fenocristales. Los cristales sólo visibles a microscopio se denominan microcristales.
6.1. Formación de los cristales
La formación de un cristal comienza con la nucleación, formación de un núcleo o partícula inicial con las propiedades de un cristal, a partir de la cual éste ya puede crecer. Existen dos modalidades de nucleación:
- Nucleación homogénea: Cuando la partícula es de la misma composición y estructura del cristal que se va a formar.
- Nucleación heterogénea: Cuando el núcleo es una sustancia diferente y preexistente que favorece su cristalización. Las partículas extrañas quedan incluidasdentro del nuevo cristal como impurezas o inclusiones.
- La nucleación es un momento delicado y la inestabilidad del medio puede hacer que su formación no se produzca, o bien, que sea efímera.
Alrededor del núcleo, existen posiciones a partir de las cuales es más sencilla (aportan mayor energía al cristal) la adición de nuevos elementos. La tendencia de las nuevas partículas es rellenar huecos, completar filas, terminar caras y formar nuevas caras. Aún así existen cristales donde las condiciones del medio han permitido el crecimiento de las aristas.
El crecimiento real de los cristales se separa de este modelo ideal, produciéndose lo que se denominan defectos cristalinos.
ANIMACIONES
CUESTIONES: 15
7. LOS AMBIENTES PETROGENÉTICOS.
Los minerales son sustancias naturales, de composición química definida dentro de unos límites y que presentan estado cristalino. Las rocas son agregados naturales de uno o más minerales. Los ambientes petrogénéticos (ambientes que dan lugar a la formación de rocas) se clasifican en tres grandes grupos:
Ambiente Magmático: determinado por la existencia de material fundido (magma) en el interior de la tierra. La aparición de minerales y de las rocas que forman, viene dada por un proceso de solidificación del magma al llegar a zonas de menor temperatura, originando las rocas magmáticas.
Ambiente Metamórfico: determinado por el cambio de condiciones (presión temperatura o composición ) en el que tuvo lugar la génesis de una roca preexsitente. Este cambio de condiciones favorece la recristalización de minerales, o la neoformación (cristalización de otros nuevos), en un proceso denominado metamorfismo. Así, a partir de una roca original obtenemos una roca metamórfica. En casos extremos se puede producir la fusión o anatexia de las rocas originándose un magma.
Ambiente Sedimentario: La actuación de los agentes geológicos externos tiene como consecuencia la aparición de gran cantidad de sedimentos, ya sea por deposición (rocas detríticas por ejemplo) o por precipitación de sales disueltas en el agua. También intervienen los seres vivos, bien como organismos capaces de precipitar sales en sus estructuras y que pueden acumularse tras su muerte (arrecifes de coral, sílex, fosfatos, etc.), o bien por acumulación de sus restos orgánicos. Los sedimentos, con el enterramiento, sufren un proceso de diagénesis que culmina con la formación de las rocas sedimentarias.6.
8. MINERALES
Un mineral es una sustancia sólida, inorgánica, natural, homogénea, de composición química y estructura interna definidas, y estable dentro de unos determinados límites de presión y temperatura.
Se les define como mineraloide a todos los compuestos que no cumplen alguna de las condiciones, pero que son de origen natural e inorgánico, como el mercurio, el ópalo...
- Compuesto químico: átomos unidos por enlaces generalmente covalentes o iónicos
- origen natural: no se
consideran minerales los compuestos fabricados artificialmente
- inorgánicos: no son minerales los
seres vivos ni sus restos orgánicos
- sólido: se excluyen las
sustancias líquidas, agua, magmas, gases...
- homogéneo: composición
aproximadamente contante
- con ordenamiento tridimensional característico: es fundamental la estructura cristalina en el tipo de mineral.
En los
minerales se encuentran los átomos unidos unos con otros por enlaces químicos.
Los enlaces químicos más frecuentes son los iónicos y covalentes y las formas mixtas. Los enlaces metálicos y apolares son escasos
Los enlaces químicos más frecuentes son los iónicos y covalentes y las formas mixtas. Los enlaces metálicos y apolares son escasos
Esto es cierto sólo en parte. Las rocas, efectivamente, están compuestas por minerales, pero resulta que hay rocas formadas por un único mineral (la roca caliza solo está formada por el mineral calcita, por ejemplo). En estos casos cómo diferenciamos mineral de roca:
Por supuesto, cuando una roca está formada por varios minerales, cada componente es un mineral diferente, mientras que el conjunto será la roca.
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9. CLASIFICACIÓN DE LOS MINERALES
- ¿Cómo clasificaremos, entonces, los minerales ?. Se clasifican en base a su composición química. Se dividen en los siguientes grupos:
9. CLASIFICACIÓN DE LOS MINERALES
- ¿Cómo clasificaremos, entonces, los minerales ?. Se clasifican en base a su composición química. Se dividen en los siguientes grupos:
- Elementos nativos: Elementos nativos son los elementos que aparecen sin combinarse con los átomos 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 químicos. Aparte de la clase de los elementos nativos los minerales se clasifican de acuerdo con el carácter del ion negativo (anión) o grupo de los aniones, los cuales están combinados con iones positivos.
- Halogenuros: Los halogenuros o haluros, son compuestos que resultan de la combinación de un halógeno (cloro, flúor, bromo o yodo), con otro elemento. Un ejemplo común de halogenuro es la halita (sal de gema)Los aniones característicos son los halógenos F, Cl, Br, I, los cuales están combinados con cationes relativamente grandes de poca valencia, p.ej. halita NaCl, silvina KCl, fluorita CaF2.
- Óxidos: Los óxidos e hidróxidos son el producto de la combinación del oxígeno con un elemento. En realidad, casi todos los elementos forman óxidos, que se dividen según sus propiedades en óxidos básicos (metálicos) y ácidos (formados por combinación del oxígeno con un elemento no metálico). Los óxidos son compuestos de metales con oxígeno como anión. P.ej. cuprita Cu2O, corindón Al2O3, hematites Fe2O3, cuarzo SiO2, rutilo TiO2, magnetita Fe3O4. Los hidróxidos están caracterizados por iones de hidroxido (OH-) o moleculas de H2O-, p.ej. limonita FeOOH: goethita *-FeOOH, lepidocrocita *-FeOOH.
- Sulfuros: Los sulfuros naturales (producto de metales y semiminerales) son la clase más importante en la metalurgia, pues en ella entran metales tan importantes como el hierro, estaño 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 arsénico)Por su parte, las sulfosales son minerales
- Carbonatos, nitratos y boratos: Los boratos están constituidos por sales minerales o ésteres del ácido bórico; se trata de minerales muy diferentes en apariencia y propiedades físicas.Los nitratos son sales que derivan del ácido nítrico; se trata de un pequeño grupo de minerales difíciles de hallar en la naturaleza en formaciones concentradas, y que poseen características de escasa dureza y alta solubilidad; se distingue la nitratina o nitrato sódico (o nitrato de Chile o Caliche, llamado así por el gran yacimiento existente en el desierto de Atacama al Norte de ese país), y el salitre o nitrato potásico. Estas sales se utilizan frecuentemente en la fabricación de explosivos, y especialmente como abonos por su riqueza en nitrógeno.Los carbonatos son sales derivadas de la combinación del ácido carbónico y un metal. Estos compuestos están 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)2
- Sulfatos y cromatos: Los sulfatos son sales o ésteres del ácido sulfúrico, 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 metálicos) y generalmente de escasa dureza. Ejemplo de sulfato es la Baritina (BaSO4), el Yeso (CaSO4*2H2O) y la Tenardita (Na2SO4).
Los sulfatos son sales o ésteres del ácido sulfúrico, 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 metálicos) y generalmente de escasa dureza. Ejemplo de sulfato es la Baritina (BaSO4), el Yeso (CaSO4*2H2O)
Los cromatos son sales o ésteres del ácido crómico. Se presenta generalmente en forma de minerales de colores amarillentos. Las sales alcalinas son utilizadas como reactivos analíticos y oxidantes.
- Fosfatos, arseniatos y vanadatos: En los fosfatos el complejo aniónico (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 aniónico.Los fosfatos sales o ésteres del ácido fosfórico, arsénico y vanadio. Son solubles en los ácidos 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 también son empleados en la industria textil para eliminar la dureza del agua. Ejemplo de fosfatos son el apatito
- Nitratos: se utilizan como fertilizantes en agricultura.
Minerales que se incluyen dentro de los silicatos son el feldespato, mica, cuarzo, anfibol, piroxeno y zeolita. Los silicatos más 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 caolín o la arcilla).
Es el grupo más abundante de los minerales formadores de rocas donde el anión está formado por grupos silicatos del tipo (SiO4)4-.
10.1.1. La estructura de los silicatos.
Más del 90% de los minerales que forman las rocas son silicatos, compuestos de silicio y oxígeno y uno o más iones metálicos.
Los principios estructurales de los silicatos son los siguientes:
a) Cada uno de los silicatos tiene como compuesto básico un ion complejo de forma tetraédrica. Este tetraedro consiste en una combinación de un ion de silicio con un radio de 0.42Å, rodeado por 4 iones de oxígeno con un radio de 1.32Å tan estrechamente como es posible geométricamente. Los iones de oxígeno se encuentran en las esquinas del tetraedro y aportan al tetraedro una carga eléctrica de -8 y el ion de silicio contribuye con +4. Así , el tetraedro puede considerarse como un anion complejo con una carga neta de -4. Su símbolo es [SiO4]4-. Se lo conoce como anión silicato.
b) La unidad básica 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) El catión Al3+ puede ser rodeado por 4 o 6 átomos de oxígeno y tiene un diámetro iónico muy similar a Si4+ . 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.
10.1.2. Tipos de silicatos
- Nesosilicatos formados de tetraedros independientes, que alternan con iones metálicos positivos como p.ej. en el olivino: (FeMg)2SiO4.
Además el oxígeno del anión silicato [SiO4]4- simultáneamente puede pertenecer a 2 diferentes tetraedros de [SiO4]4-. De tal manera se forman aparte de los tetraedros independientes otras unidades tetraédricas.
- 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
- cadenas dobles por ejemplo anfíboles: Hornblenda
- Filosilicatos formados por placas de tetraedros de [SiO4]4- por ejemplo: Moscovita, Biotita. Más los filosilicatos del grupo de la arcilla (caolín, illita, montmorillonita, clorita, etc)
- Tectosilicatos con estructuras tetraédricas tridimensionales, por ejemplo: Feldespatos, Plagioclasas (Albita) y Cuarzo SiO2
ANIMACIONES
CUESTIONES: 41 42
11. Isomorfismo y polimorfismo
14.1. Isomorfismo: Muchas veces dos minerales diferentes presentan idéntica forma cristalográfica. Esto es debido a que los tamaños y características químicas de los elementos que lo forman son similares, así como las condiciones físicas en que se forman.
El isomorfismo da lugar, a veces, a series de minerales, de modo que en una roca podemos encontrar tanto uno como otro, siendo la misma roca e, incluso, ambos minerales mezclados.
11.2. Polimorfismo
Cuando los mismos elementos químicos se asocian bajo condiciones físicas (presión y temperatura) diferentes, las distancias de enlace serán distintas y, por tanto la forma cristalográfica también. Esto hace que haya minerales distintos con idéntica composición química.
Por ejemplo, los minerales calcita y aragonito son, ambos, carbonato cálcico (CaCO3), pero sus diferentes condiciones de formación hacen que tanto su aspecto como sus propiedades sean diferentes. Lo mismo ocurre con el grafito, que se usa para la mina de los lapiceros y el diamante, la piedra preciosa de mayor valor; ambos son el mismo compuesto (carbono puro) pero claramente diferentes.
12. PROPIEDADES DE LOS MINERALES
- Reactividad: capacidad de reaccionar con otras sustancias, como la calcita con ácido clorhídrico
- Solubilidad: formación de una disolución en agua, como el yeso.
- Sabor: característico de algunos minerales, como la halita (¡Ojo!, algunos pueden ser venenosos).
- Radiactividad: emisión de partículas atómicas, como la uraninita, de la que se obtiene el uranio.
12.2. Físicas
- Conductividad: capacidad para conducir la electricidad, como el cobre nativo.
- Magnetismo: cuando pueden ser atraídos por un imán. La magnetita además de ser magnético, es un imán natural.
- Densidad: Depenede de la densidad de sus átomos y el empaquetamiento en los cristales
- Dureza: resistencia a ser rayado por otro mineral. El diamante es el mineral más duro, el talco es el más blando.
Es una medida de la fuerza que une sus átomos.
Suele ser mayor en estructuras covalentes y compactas (Diamante, corindón....)
- Maleabilidad o plasticidad: facilidad para moldearse o doblarse, como el oro.
- Color: Depende de la frecuencia de radiaciones que absorbe y refleja la ser ilumonado.
Estas frecuencias dependen a su vez de los elementos que forman el mineral y de sus enlaces
Los colores pueden ser alterados por pequeñas concentraciones de otros minerales por lo que es más fiable el color de la rayaPor ejemplo, la pirita tiene color amarillo y raya negra.
Si refleja la luz incidente de un modo ordenado tiene un brillo semejante a un metal: brillo metálico
Si refracta parte de la luz se comporta como un vidrio; brillo graso, vítreo o adamantino según sea el índice de refracción
Si tiene planos de refracción y reflexión internos presenta un brillo nacarado o sedoso
Si refleja la luz desordenadamente tiene brillo terroso o mate.
- Transparencia:
Son opacos si absorben o reflejan toda la luz incidente, como la magnetita. Son traslúcidos si la refractan de manera importante y desordenada, como el aragonito
Son transparentes si la refracción es menor y se pueden ver imágenes: cristales de calcita
CUESTIONES: 2 7 28 44
13. ABUNDANCIA
Abundancia de Minerales en la corteza terrestre
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Compuesto
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%
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Tipo
|
Rocas
| |
SiO2 - Cuarzo
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12,0
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Tectosilicato y amorfo
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Ígneas: Granito Riolita Aplita Pegmatita
Metamórficas: Gneis Cuarcita Sedimetarias: Areniscas Conglomerados |  |
Feldespatos
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55,0
|
Tectosilicato
|
Ígneas: La mayoría lo contienen
Metamórficas: Gneis Micacitas Sedimetarias: Areniscas Conglomerados |  |
Micas
|
3,0
|
Filosilicato
|
Ígneas: Granito. Sienita
Metamórficas: Gneis Esquistos |  |
mIinerales de las arcillas
|
1,5
|
Filosilicato
|
Sedimentarias: Arcillas Margas
|  |
De los minerales se vienen obteniendo materiales fundamentales para la economía humana tanto actualmente como en el pasado.
Son importantes como menas de metales útiles, materiales energéticos, gemas, materiales de construcción, fertilizantes agrícolas, etc.
ANIMACIONES
CUESTIONES: 8 38 39 37 33
14. COLECCIÓN DE MINERALES
CUESTIONES: 14 15 18 19 20 25 31 40 41 53 73 34 35
15. PRÁCTICAS
Identificación de minerales
Microscopio petrográfico.
Muestra de granito al microscopio.
Mapa geológico de España.
Clave dicotómica de minerales y rocas
Clave dicotómica de minerales
Identificación minerales
Colección de minerales
Colección de rocas
Construcción de un modelo cristalino
16. REPASO
ACTIVIDADES: 38 39 40 41 42 1 2 3 7 8 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 25 28 34 35 37 40 41 44 53 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 38 39 42 74
Tests: 45 46 47 48 49 23 T12
17. CARACTERÍSTICAS DE ALGUNOS MINERALES
Características de algunos minerales
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18. IMÁGENES DE MINERALES
19. OTRAS PRESENTACIONES
La parte sólida de la Tierra
Parte sólida
Cristales
Materia cristalina
Minerales 1
Minerales 2
Minerales 3
Minerales 4
Minerales 5
Minerales 6
Minerales 7
Guía de minerales
Clasificación de minerales
Propiedades de los minerales
21. VÍDEOS
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