Clase 4. Mineralogía

Clase 4. Mineralogía

La corteza terrestre presenta elementos químicos que forman parte de los elementos que encontramos en el sistema solar. Hoy en día se conocen 103 elementos, de los cuales los más representativos de por su proporcione en la corteza terrestre son 37. Y de estos 37 observaremos que algunos son muy raros o nunca los hemos escuchado nombrar, y otros que son de uso comercial, no aparecen entre los 37 más abundantes.  Entre estos elementos encontramos Uraño, Estaño, Arsénico, Modibdeno, Iodo, Antimonio, Bismuto, Mercurio, Plata, Platino y Oro. Estos se acumulan en lo que se denomina Menas y son explotables por el hombre, en general se encuentra combinados con otros elementos químicos (equilibrio termodinamico), un ejemplo Cuprita (Cu₂ O) y Argentita (Ag₂ S)

En la tabla anterior pudimos observar la proporción de los elementos más abundantes en la corteza, pero si esta tabla la comparamos con los elementos presentes en la composición de los tejidos o de las células o cualquier material orgánico, veremos que no son los más abundantes de la corteza.

La materia viva está formada por una serie de elementos químicos (átomos) que están en distintas proporciones. Los elementos que ocupan cerca del 98% de todo el organismo son el carbono (C), el hidrógeno (H), el oxígeno (O), el nitrógeno (N), el fósforo (P) y el azufre (S). Alrededor del 2% está representado por el calcio (Ca), sodio (Na), Cloro (Cl), potasio (K) y magnesio (Mg). En una proporción menor al 0,1% están el hierro (Fe), yodo (I), zinc (Zn) y cobre (Cu), entre otros. La unión de dos o más de los elementos químicos señalados da lugar a la formación de moléculas llamadas "compuestos químicos". Estos compuestos químicos que forman la materia viva se clasifican en inorgánicos y en orgánicos.

Análisis químicos de rocas

De la complejidad observada en la superficie terrestre, la corteza continental más estable, presenta de 10 elementos mayoritarios:

Pero también encontramos los elementos minoritarios o trazas, estos son de importancia económica o marcadores de otros elementos que se buscan. Entre los elementos minoritarios encontramos Litio, Cromo, Cobre, Cinc, Níquel, Cobalto, etc. Y entre los minoritarios encontramos otro grupo más reducido conocido como tierras raras. Entre estos encontramos al Europio, Samario, Neodimio, Terbio, Erbio, etc.

Propiedades Físicas de los minerales

Para ser considerado un mineral, un material debe cumplir con cinco requisitos:

1) natural
2) inorgánico
3) sólido
4) Estructura atómica ordenada
5) composición química definida (puede variar dentro de un rango limitado)

Los minerales son "cristalinos". Eso significa que tienen una estructura atómica ordenada. Mineraloides son «amorfos». Eso significa que no tienen una estructura atómica ordenada.

Peso específico: es la relación entre el peso y el volumen de una sustancia.

Color: El color es quizás la  propiedad física más compleja de los minerales y depende de su composición, estructura, presencia de determinados elementos cromóforos (Cr, Ti, Mn, Fe, Co, Ni, Cu) y de pequeñas mezclas de otras fases.

Dureza: resistencia de los minerales a ser rayados. Cuanto mayor su dureza, menos es la posibilidad de ser rayados. Existe una escala llamada escala de Mohs.

Color de la Raya o rayado: se utiliza el mineral como si fuera un lápiz en una superficie de cerámica blanca, y el color puede ayudar a distinguir que elementos forma el mineral.

Clivaje mineral: es la propiedad de un mineral a partirse en planos característicos.

Cristales individuales: es la forma natural que adquiere los minerales, por ejemplo la Pirita y la Halita (sal) presentan una estructura cubica.

Clasificación mineralógica

La composición química es  la base de la clasificación de los minerales, dividiéndose en clases en función del anión o complejo aniónico (de carga negativa) dominante. Así cuando elementos metálicos (Fe2+)  aparecen combinados con el oxígeno (O2-) hablamos de óxidos, ya que el anión dominante es el oxígeno. Si el anión dominante fuera el azufre (S2-) serían sulfuros, y así sucesivamente para silicatos, carbonatos, haluros, etc… Algunos elementos pueden formar redes cristalinas entre ellos, y los denominamos elementos nativos, para dar lugar a minerales como el grafito o el diamante, el oro, la plata, y el platino.

Los silicatos son los que mayor cantidad de formas presentan. Estos además presentan una estructura nativa en forma de tetraedro, si se mantienen independientes entre sí forman los denominados nesosilicatos, pero si se combinan de a dos tetraedros forman sorosilicatos, si en cambio se combinan de a tres o más forman anillos y se los llama ciclosilicatos.

Mineraloides

No responden a una formula química definida y no cristalizan. En general se forman a baja temperatura y presión y son el resultado de la meteorización. Ejemplo Ópalo y obsidiana

Un Mineraloide es un cuerpo sólido amorfo, natural, inorgánico que no exhibe la cristalinidad. Puede tener la apariencia externa de un mineral, pero no tiene la "estructura atómica ordenada" necesaria para cumplir con la definición de un mineral. Algunos mineraloides también carecen de la "composición química definida" necesaria para ser un mineral.

Para ser considerado un mineral, un material debe cumplir con cinco requisitos:

1) natural
2) inorgánico
3) sólido
4) Estructura atomica ordenada
5) composición química definida (puede variar dentro de un rango limitado)

Los minerales son "cristalinos". Eso significa que tienen una estructura atómica ordenada. Mineraloides son «amorfos». Eso significa que no tienen una estructura atomica ordenada.

Sin la estructura atómica ordenada, los mineraloides nunca producir cristales bien formados. También no exhiben la propiedad de la hendidura porque carecen de planos internos de debilidad.

El ópalo común es un Mineraloide de sílice amorfa con una composición química de SiO2.nH2O. Tiene una fractura concoide característica de un cristal amorfo.

Ejemplos de Mineraloides

Hay un número de materiales  que son mineraloides. El ópalo es un sílice hidratado amorfo con una composición química de SiO2.nH2O. la "n" en su fórmula indica que la cantidad de agua es variable. El ópalo es un Mineraloide. La Obsidiana y la piedra pómez son las rocas ígneas que solidificaron tan rápidamente de un derretimiento que sus átomos no pudieron pasar a una estructura atómica ordenada. En cambio, que rápidamente conectados en una red aleatoria conocida como un "vaso". La Obsidiana y piedra pómez son amorfos y sus composiciones pueden variar considerablemente de un lugar a otro y de una erupción a la siguiente. Obsidiana y piedra pómez son mineraloides.

El Ópalo precioso es un Mineraloide. El  juego de colores del ópalo se produce cuando la luz viaja a través de una matriz tridimensional de esferas diminutas sílice dentro del material. Estas diminutas esferas sirven como una rejilla de difracción que separa la luz en sus colores componentes. Estas esferas son muy pequeñas y no constituyen una estructura atómica ordenada.

Cap 3. Miscelánea. Manual de geología. Ricardo Varela