MINERALOGÍA

Es la ciencia que estudia los minerales de la corteza terrestre, sus propiedades físicas, la composición química, su origen, es decir, la génesis y sus formas.

Divisiones:

• Cristalografía: Estudia la forma de los minerales
• Mineralogía física: Estudia las propiedades físicas de los minerales, que permiten su identificación. Las propiedades físicas, tales como el color, dureza, tenacidad, clivaje
• Mineralogía química: Estudia la composición química de los minerales

LA MINERALOGÍA SE RELACIONA CON OTRAS CIENCIAS

Con la petrología y petrografía: La petrología estudia las rocas, y las rocas son asociaciones de minerales.

Geología económica: Es la encargada de estudiar, determinar y detectar los yacimientos minerales.

MINERAL

Es un sólido homogéneo por naturaleza, que tiene una composición química definida (generalmente no fija) y una disposición atómica ordenada. Normalmente se forman mediante procesos inorgánicos.

Cuando decimos por naturaleza estamos distinguiendo entre sustancias formadas por procesos naturales y sustancias sintetizadas en laboratorio (minerales sintéticos)

Es sólido homogéneo significa que consta de una única sustancia sólida que no puede ser subdividida físicamente en simples componentes.

La cualidad de sólido excluye gases. El agua en forma de hielo es un mineral. El mercurio líquido forma depósitos en la naturaleza, este es la excepción.

El hecho de que un mineral deba tener composición química definida, esta puede expresarse mediante una fórmula química específica.

Disposición atómica ordenada indica la existencia de un entramado de átomos según modelo geométrico regular.

ESTADO DE LOS CRISTALES

Minerales cristalizados: El mineral constituye un cristal perfecto, presenta forma poliédrica característica de su estructura interna ordenada, donde los átomos y moléculas se encuentran ordenados.

Ellos se forman cuando un cuerpo pasa del estado gaseoso o líquido, al sólido, teniendo espacio suficiente para su consolidación y el descenso de temperatura y presión debe ser constante.

Minerales cristalinos: Cuando el mineral se consolida y no encuentra el espacio suficiente para su crecimiento, los individuos cristalinos presentan tamaños reducidos o no presentan las formas poliédricas. Ejemplo: Azurita

Minerales no cristalizados o amorfos: Un mineral se encuentra en estado amorfo cuando los átomos no se hallan ordenados geométricamente y están separados por distancias interatómicas variables. Se distinguen sustancias VÍTREAS y COLOIDALES:

VÍTREO: Consiste en la ausencia de un ordenamiento en la estructura atómica de las sustancias

COLOIDAL: Las sustancias coloidales están formadas por dos componentes distintos, uno finamente dividido disperso en otro, que puede ser material líquido, sólido o gaseoso.

CRISTAL: Cuerpo sólido homogéneo limitado por capas planas que determinan formas poliédricas caracterizado por un ordenamiento interno tridimensional periódico de sus átomos, iones y moléculas. Ejemplo: Amatista

FORMACIÓN DE LOS MINERALES

Los minerales pueden formarse de diferentes maneras, dependiendo de las condiciones de presión, temperatura del ambiente y la concentración de los componentes debe ser la adecuada, mediante los procesos de solidificación, cristalización y recristalización.

Solidificación: A partir de una masa fundida como consecuencia de un descenso de temperatura.

Cristalización: Los cristales se forman a partir de disoluciones, fundidos y vapores. Los átomos en estado desordenado tienen una disposición al azar, pero al cambiar la temperatura, presión y concentración pueden agruparse en una disposición ordenada característica del estado cristalino. Ejemplo: cristalización a partir de una disolución, por ejemplo el cloruro sódico (sal) disuelto en agua. Si se deja que el agua se evapore, la disolución contiene cada vez más cationes Na+ y cloruro, finalmente se llegará a un punto en el cual la cantidad de agua no podrá retener toda la sal en solución y aquella comenzará a precipitar, entonces se irán agrupando el sodio y el cloro, formando los cristales de NaCl. Un cristal se forma también a través de una masa fundida (magma) formando las rocas ígneas.

Cristalización a partir de vapores: A medida que el vapor se enfría, los átomos o moléculas separadas se van aproximando entre sí, hasta formar un sólido cristalino, es decir, un mineral. En la naturaleza, naturalmente se dan dos casos: Formación de copos de nieve a partir del aire saturado de vapor de agua – Formación de cristales de azufre, en las fumarolas o en los conductos de los volcanes.

CRECIMIENTO DE LOS MINERALES

Los cristales son el resultado de los depósitos químicos de una disolución de un fundido. En un espacio abierto, como una cavidad en una formación de rocas, la primera etapa de crecimiento de un cristal es la NUCLEACIÓN, según la cual el proceso se inicia después de haberse formado un núcleo (semilla). El núcleo es el resultado de la acumulación simultánea de varios iones (en solución o masa fundida) para formar el modelo estructural de un sólido cristalino.

La forma exterior del cristal depende del ordenamiento de los átomos que la forman. Se deduce de las investigaciones realizadas acerca de la estructura atómica de las sustancias cristalinas por medio de los Rayos X. Se ha comprobado que las agrupaciones de los átomos que constituyen la estructura química para cada especie mineral se realiza según ciertas figuras geométricas, según catorce tipos principales. La agrupación de los átomos que forman la partícula más pequeña se denomina paralelepípedo. El paralelepípedo elemental puede ser un cubo, rombo, cubo con caras centradas.

PARALELEPÍPEDO: Los átomos están situados en los vértices de un cubo imaginario

PARALELEPÍPEDO CÚBICO CON CUERPO CENTRADO: Ciertos átomos se disponen en los vértices de un cubo imaginario, mientras que otros se hallan en el centro geométrico del mismo. La agrupación de varios paralelepípedos de esta clase determina dos sistemas de cubos imaginarios, uno determinado por los que se encuentran en los vértices y otro por los que están en el centro de los cubos.

PARALELEPÍPEDO CÚBICO DE CARA CENTRADA: Aquí los átomos se disponen en los vértices del cubo imaginario, mientras que los restantes se encuentran en las caras del mismo, inscriben en el mismo una bipirámide de base cuadrada.

PARALELEPÍPEDO PRISMÁTICO DE BASE CUADRADA: En este caso, los átomos se encuentran en los vértices de un prisma de base cuadrada.

PARALELEPÍPEDO PRISMÁTICO DE BASE CUADRADA Y CUERPO CENTRADO: Se disponen en los vértices y otros se encuentran en el centro de sus bases.

PARALELEPÍPEDO PRISMÁTICO CON BASE HEXAGONAL CENTRADA: Los átomos están dispuestos en el vértice del prisma hexagonal.

PARALELEPÍPEDO ROMBOÉDRICO: Los átomos están dispuestos en los vértices del prisma oblicuo de caras rombicas.

PARALELEPÍPEDO PRISMÁTICO DE BASE ROMBICA: Los átomos están dispuestos en los vértices de un prisma regular de base rombica.

PARALELEPÍPEDO PRISMÁTICO ROMBICO O RECTANGULAR Y CUERPO CENTRADO: Los átomos se disponen en los vértices y centro del mismo.

PARALELEPÍPEDO PRISMÁTICO DE BASE ROMBICA Y CARAS CENTRADAS: Los átomos se encuentran en los vértices del prisma y en el centro de la cara del mismo.

PARALELEPÍPEDO MONOCLÍNICO: Es un prisma oblicuo, los átomos están situados en los vértices. Dos de las aristas que se encuentran en el mismo plano forman entre sí un ángulo de 90°, otras aristas que se encuentran en otro plano forman ángulos diferentes a 90°.

PARALELEPÍPEDO MONOCLÍNICO DE BASE CENTRADA: Los átomos están situados en los vértices.

PARALELEPÍPEDO TRICLÍNICO: Los átomos están dispuestos según los vértices de un prisma y las aristas que confluyen a cada uno de sus vértices. Forman entre sí ángulos diferentes a los 90°.

La cristalografía geométrica estudia la forma externa de los cristales. La forma externa de los cristales está regida por tres principios llamados leyes cristalográficas:

• Ley de la constancia de los ángulos
• Ley de simetría
• Ley de racionalidad de los índices

LEY DE LA CONSTANCIA DE LOS ÁNGULOS: El ángulo que forma dos caras equivalentes del cristal de una misma sustancia es constante, por más que varíe la forma y dimensión del cristal. Esto es importante porque unas caras pueden desarrollarse más que otras por imperfecciones durante el crecimiento del cristal, sin embargo, el crecimiento desigual de las caras no varía el valor del ángulo.

CRISTALOGRAFÍA DEL ORDEN INTERNO

Sabemos que la celda unidad viene definida por la magnitud de sus traslaciones y de los ángulos que forman entre ellas. Por repetición se construye red cristalina.

REDES CRISTALINAS: Están representadas por un enrejado formado por átomos, grupo de átomos, moléculas, iones, etc., que se repiten en el espacio en forma periódica.

RED CRISTALINA PLANA: En los cristales, los átomos forman un patrón reticular repetido. La red se representa por un conjunto de puntos denominados puntos reticulares (o nodos), los cuales siguen un patrón regular, de manera que las inmediaciones de cada punto de la red son idénticas.

CELDA UNIDAD: Es la menor subdivisión de una red que retiene las características generales de toda la retícula (red). Por lo tanto, reuniendo celdas unitarias idénticas se construye la red cristalina.

2° LEY DE SIMETRÍA: ELEMENTOS DE SIMETRÍA: Para poder estudiar la simetría en las diferentes formas cristalinas, es necesario tomar como base de referencia un punto que es el centro, una recta (eje) o plano.

CENTRO DE SIMETRÍA: Es un punto tal que toda recta que pasa por él, encuentra la superficie del cristal en dos puntos homólogos equidistantes del mismo.

EJE DE SIMETRÍA: Es una recta imaginaria que pasa por el centro de simetría, en torno del cual se puede hacer girar un poliedro de tal manera que en una rotación completa, dicho poliedro ocupa en el espacio, en determinado número de veces, una posición igual a la inicial. El número de orden de un eje se representa por «N», que se denomina periodo del eje, la rotación completa del eje es de 360°, lo que es igual a 2(pi). Para poder conocer los grados de cada rotación correspondiente a un eje de un orden determinado, se tiene la siguiente fórmula: 2(pi)/N. Si un eje es binario, un vértice deberá ocupar, por ejemplo, dos posiciones en rotación completa del poliedro.

PLANO DE SIMETRÍA: Es aquel que, pasando por el centro, divide a un poliedro cristalino en dos mitades especularmente iguales, es decir, que una de las formas colocadas en frente de un espejo reproduce por reflexión la otra mitad.