Como identificar minerales y elementos

Estudio acerca de los minerales

Entendemos por estudio de los minerales, como la materia inerte (no viva) que constituye las montañas, los valles, los desiertos, etc. En la naturaleza existen dos tipos de materia mineral que son las rocas y los minerales. La diferencia entre ambos consiste en que los minerales son los elementos que constituyen las rocas, es decir que las rocas siempre están constituidas por dos o más tipos de minerales. Esto es fácil de observar si se mira un fragmento de granito como el que aparece en la siguiente fotografía. Se puede apreciar que no está constituida por una sola sustancia, sino por tres. Hay partículas blanco-grisáceas, partículas blancas y partículas negras.

•Las partículas blanco-grisáceas son del mineral “cuarzo”.

•Las blancas son del mineral “feldespato” y

•Las negras restantes son del mineral “mica-biotita”

Cada una de las partículas que se observa se llama partícula mineral y cada tipo de partículas se llama especie mineral. En la muestra de la fotografía hay muchas partículas minerales pero sólo tres tipos de partículas minerales que son: cuarzos, feldespato y mica-biotita.

1 . Mineral.

Un mineral es una materia natural, inorgánica, sólida, cristalina y con una composición química fija o que varía entre limites muy estrechos.

1.1 ¿Qué quiere decir natural? Una materia se denomina natural cuando se ha originado en la naturaleza, es decir sin la intervención del ser humano. La materia elaborada por los humanos se denomina materia artificial. Por ejemplo el cemento y el acero no son minerales puesto que no se encuentran en la naturaleza, sino que son productos fabricados por el ser humano.

1.2 ¿Qué quiere decir inorgánica? Una materia natural se llama inorgánica cuando no es del tipo que constituye y caracteriza los organismos, dicho de otro modo, cuando no está constituida básicamente por átomos de carbono (C) e hidrógeno (H). Estos son los dos elementos indispensables para formar la materia orgánica, que es la que constituye los organismos. Un ejemplo de materia inorgánica es el cloruro sódico (NaCl) y ejemplos de materia orgánica son los lípidos que básicamente están formados por C y H.

1.3 ¿Qué quiere decir materia sólida? Una materia es sólida cuando las partículas (átomos, moléculas o iones) que la forman están fuertemente unidos ocupando posiciones fijas. Esto implica que hace falta realizar una fuerza para deformarla o romperla. Así pues, para que una sustancia pueda ser considerada mineral, es necesario que sea sólida. El agua no es un mineral, ni tampoco lo es el oxígeno del aire, etc. El que frecuentemente se hable de agua mineral, se debe a que es agua que salgo del interior de la montaña, es decir de una mina de agua, no porque sea un mineral.

1.4 ¿Qué quiere decir cristalina? Una materia sólida se llama cristalina cuando sus partículas están ordenadas, es decir las partículas no se encuentran de cualquier forma, sino en lugares fijos, tales que, si disponen de espacio suficiente, forman volúmenes geométricos como cubos, prismas, pirámides, etc., que se denominan cristales. Cuando el número de partículas es muy grande, los cristales son visibles a simple vista.

En las exposiciones y comercios de minerales, se suele hablar de “minerales cristalizados” cuando los cristales son visibles a simple vista, y de “minerales masivos” cuando no lo son. En realidad, estos últimos también son de materia cristalina. Basta observarlos mediante un microscopio para poder apreciar sus pequeños cristales microscópicos. Cuando forman minerales duros se pueden aprovechar para hacer joyas duraderas. Los grandes cristales son muy raros y por esto están muy cotizados. Cuando las partículas de un sólido no están ordenadas se dice que es un sólido de materia amorfa.

Se denomina celda unidad al cristal más pequeño posible, es decir el constituido por el mínimo número de partículas (átomos, moléculas o iones). Un cristal visible a simple vista no es más que la repetición, infinidad a veces y en las tres dimensiones del espacio, de la celda unidad.

1.5 ¿Qué quiere decir tener una composición química definida? Los minerales presentan una composición química definida, es decir la proporción entre los elementos químicos que lo forman es constante, o sólo presenta pequeñas variaciones. Por ejemplo el mineral galena posee un átomo de azufre por cada átomo de plomo. Además puede contener átomos de plata, oro y otros elementos, pero sin llegar a superar el 0,3% (se denominan “impurezas”), de hacerlo ya no se consideraría galena sino otro mineral distinto.

1.6 Los falsos minerales o mineraloides. Son las sustancias naturales, inorgánicas y sólidas, como la limonita , el ópalo y la obsidiana, que no son auténticos minerales, dado que sus partículas no están ordenadas, es decir son de materia amorfa. También se consideran mineraloides los líquidos inorgánicos que se encuentran en la naturaleza, como son el agua y el mercurio nativo.

2 . La clasificación de los minerales

Científicamente los minerales se clasifican según su composición química, pero esta clasificación precisa tener una serie de conocimientos de química que sólo se tratan en los cursos superiores a este. Por esto, a continuación se presenta la clasificación de los minerales según su utilidad. En esta clasificación se diferencian dos grande grupos que son:

2.1 Los minerales no metálico. Son los que no sirven por obtener metales. los principales son:

•los silicatos (como el cuarzo, el feldespato ortosa, el feldespato albita, la mica biotita o mica negra, la mica moscovita o mica blanca y la olivina),

•los carbonatos (como la calcita y el aragonito),

•los sulfatos (como el yeso) y

•las sales (como la halita y la silvina).

La mayoría de estos minerales se encuentran asociados a otros minerales constituyendo rocas por lo cual reciben el nombre de minerales petrogenéticos. En este sentido los principales son los silicatos, puesto que son los que forman la mayoría de las rocas que forman las montañas (forman rocas como el granito, el pórfido, el basalto y las arcillas). Después están los carbonatos puesto que la calcita es el principal mineral de la roca caliza de la cual también están formadas muchas montañas.

2.2 Los minerales metálicos. Son los que sirven por obtener los metales. Generalmente no forman rocas y se encuentran en pequeñas cantidades, por lo cual hace falta hacer minas para llegar a ellos. Cuando se extraen generalmente salen unidos a fragmentos de rocas. Se denomina mena al mineral del cual se extrae el metal y ganga a la roca acompañante. A continuación se presentan una tabla de los principales minerales metálicos agrupados según el mineral que se obtiene de ellos. También se ha incluido el diamante por ser el mineral más apreciado de todos por su dureza belleza.

Los minerales metálicos y el diamante

los minerales metálicos y diamante

Minerales del hierro (Fe): Oligist, magnetita y siderita . El hierro se emplea en la construcción de casas y en la fabricación de máquinasMinerales del cobre (Cu): Calcopirita, azurita, malaquita, y cobre nativo. El cobre se emplea como conductor de la electricidad; fabricación de calderas, cañerías y monedas; y en recubri-miento de exteriores.Minerales del plomo (Pb): Galena. El plomo se emplea para fabricar cañerías, como protector enfrente de radiaciones y para producir pigmentos para pinturasMinerales del cinco (Zn): Blenda. El zinc se emplea para proteger techos y puertas exteriores, y para proteger el hierro (galvanizado)
Minerales del aluminio (Al): Bauxita. El aluminio se emplea para hacer automóviles, puertas, ventanas y utensilios de cocinaMinerales del estaño (Sn): Casiterita. El estaño se emplea para proteger el hierro (hojalata)Minerales del mercurio (Hg): Cinabri. El mercurio se emplea para la fabri-cación de termómetros y barómetrosMinerales del azufre (S): Pirita y azufre nativo. La pirita, dada su alto porcentaje en azufre, no sirve para obtener hierro sino para fabricar ácido sulfúrico.
Minerales del oro (Au): Oro nativo. El oro se emplea en joyería y para fabricar monedasMinerales de la plata (Ag): Argentita y plata nativa. La plata se emplea en joyería, para hacer monedas y en fotografía.Minerales del platino (Pt): Platino nativo. El platino se utiliza en joyería y para favorecer reac-ciones químicas en la industria.Minerales del carbono (C): Diamante. Dada su dureza se emplea para fabricar brocas, y utensilios para cortar y pulir

3 . Las propiedad de los minerales

Se distinguen tres tipos de propiedades: las propiedades geométricas, las propiedades físicas y las propiedades químicas. Dentro de estas se pueden distinguir los siguientes tipos:

Geométricas

Simetría

Mecánicas

Dureza, Exfoliación y Tenacidad

Ópticas

Color, Raya, Brillo y Refringència

Físicas

Eléctricas

Conductibilidad

Magnéticas

Atracción magnética

Químicas

Solubilidad y Efervescencia con el HCl

 

• PROPIEDADES GEOMÉTRICAS. Son las relacionadas con la forma de los cristales. La más importante es la simetría.

Simetría. Se entiende por simetría la existencia en un objeto de partes iguales pero orientadas en direcciones diferentes. Por ejemplo un cubo presenta simetría respeto a un imaginario eje de giro que pase por el centro de una cara y el centro de la cara opuesta, ya que al hacer girar el cubo respecto a dicho eje imaginario una de sus caras se repite cuatro veces.

• PROPIEDADES MECÁNICAS. Son las propiedades relacionadas con la aplicación de fuerzas sobre el cristal. Las principales son la dureza, la*exfoliación y la tenacidad.

• Dureza. La dureza de un mineral es la resistencia que opone a ser rayado. Cuanto más juntas y apretadas estén sus partículas más duro será. Un mineral puede ser a la vez duro y frágil, puesto que aunque los enlaces que unen las partículas sean muy fuertes, si la estructura que forman tiene poca estabilidad, se fracturará con facilidad. Por ejemplo el diamante, que es el mineral más duro que existe, es bastante frágil.

En 1920 el mineralogo alemán F. Mohs propuso una escalera de diez niveles de dureza, en la cual cada mineral raya al anterior y es tachado por el posterior. La escalera de Mohs es:

▪Se rayan con la uña: 1 . Talco y 2 . Tiza

▪Se rayan con la navaja: 3 . Calcita y 4 . Fluorita

▪Se rayan con la lima: 5 . Apatito y 6 .*Ortosa

▪Rayan al vidrio: 7 . Cuarzo, 8 . Topazio, 9 . Corindón y 10 . Diamante

El yeso (dureza 2) se puede rayar con una calcita (dureza 3)

 

  • Exfoliación. Es la capacidad que tienen algunos minerales de romperse dsndo lugar a caras planas. Esto se debe a la existencia de ” fuerzas de unión entre las partículas” diferentes según la dirección que se considere. Algunos minerales cuando reciben golpes se rompen en cubos, como la galena , otros en láminas, como el yeso laminar y las micas, otros en octàedros, como la fluorita, etc. Los cristales resultantes se llaman sólidos de exfoliación. En el mercado del coleccionismo no son tan valorados como las formas naturales. Los especialistas al cortar piedras preciosas (gemólogos), antes de decidirse a trabajar una pieza, lo examinan con cuidado para deducir los posibles planos de exfoliación. Los minerales no exfoliables, al romperse, presentan superficies irregulares denominadas fracturas. Por ejemplo la fractura concoidal (fractura en forma de concha) propia del cuarzo, la astillosa, la escamosa, etc. 

La galena se exfolía en cubos

• Tenacidad. Es la resistencia que opone un mineral a deformarse o a romperse, es decir a la separación de sus partículas. Según esta propiedad se distinguen varios tipos de minerales:

◦Elásticos. Si al cesar la fuerza recuperan la forma primitiva.

◦Plásticos. Si al cesar la fuerza no recuperan la forma primitiva quedando así deformados

◦Dúctiles. Si en estirarse pueden dar lugar a hilos.

◦Maleables. Si al golpearlos se pueden aplastar hasta formar láminas.

◦Frágiles. Si al aplicar una fuerza se rompen fácilmente sin originar caras plana

Los cristales laminares de mica son elásticos

• LAS PROPIEDADES ÓPTICAS

Son las propiedades relacionadas con el comportamiento de la luz al incidir sobre el mineral. Las principales son el color, el color de la raya, el brillo y la refringència.

El color de un mineral es el tipo de luz que refleja al ser iluminado. Es una de las características más evidentes para identificarlo. Algunos minerales puedan presentar colores diferentes según el tipo y cantidad de impurezas que contenga, dando lugar a la denominadas “variedades”. Por ejemplo el mineral cuarzo se puede presentar en las variedades: cuarzo puro, también llamado cuarzo hialino o cristal de roca (que es incoloro), cuarzo ahumado (negro), cuarzo rosa (rosa), cuarzo amatista (violeta), cuarzo citrino (amarillo limón) etc.

  • El color de la raya o simplemente raya. Es el color del polvo del mineral. Se denomina color de la raya, puesto que usualmente el polvo del mineral se obtiene apretando el mineral contra una placa blanca de porcelana porosa, y haciendo una raya sobre ella, como si se usara una tiza sobre una pizarra. Según el tipo de mineral el color de la raya puede coincidir con el de su superficie o ser completamente diferente. Por ejemplo, la pirita es dorada y en cambio su raya es negra. El color de la raya es muy útil para la identificación de los minerales.

La pirita es dorada y en cambio el color de su raya es negro

• El brillo. El brillo de un mineral es el grado en qué la luz se refleja en su superficie. Hay minerales brillantes y minerales mates. Los tipos de brillo más conocidos son: metálico, vítreo, sedoso, anacarado, adamantino, resinoso y craso (graso).

  • Refringència. Es el cambio de dirección que experimenta un rayo de luz al pasar de un medio a otro. La luz, en primer lugar pasa del aire al mineral, y si este es transparente, del mineral al aire nuevamente. En algunos minerales el rayo de luz, al atravesar el mineral se desdobla en dos rayos, por lo cual salen dos imágenes. Este fenómeno se denomina birrefringencia. La variedad transparente de la calcita, el denominado espato de Islandia, es un ejemplo de mineral birrefringent. Los minerales que no presentan este comportamiento se denominan monorrefringentes, por ejemplo la sal gema o halita es un mineral monorrefringente.

El espat de Islandia es un mineral birrefringente

LAS PROPIEDADES ELÉCTRICAS

Son las que tienen relación con la corriente eléctrica. La más conocida es la conductibilidad, que consiste en la capacidad de dejar pasar la corriente eléctrica.

LAS PROPIEDADES MAGNÉTICAS

Son las que están relacionadas con el magnetismo, es decir con la capacidad de atraer al hierro. Algunos minerales como la magnetita polar, son capaces de atraer pequeños hierros, como por ejemplo clavos, chinchetas, etc., y de desviar la aguja de una brújula. Otros minerales presentan un grado mas bajo de magnetismo, por lo cual su magnetismo sólo es detectable si se pulverizan y después se aproxima un imán para ver si atrae o no a sus partículas.

La magnetita atrae los clips de hierro

 

LAS PROPIEDADES QUÍMICAS

Son aquellas propiedades que dependen de la capacidad del mineral de reaccionar químicamente con las otras sustancias. Las más importante son la solubilidad y la efervescencia con el ácido clorhídrico.

La solubilidad en agua

Los minerales solubles pueden presentar gusto y olor. Por ejemplo la halita es salada, la silvina es salada y picante, la epsomita es amarga, etc.

La efervescencia con el ácido clorhídrico (HCl). Es la capacidad del mineral de reaccionar con este ácido y desprender burbujas de diòxid de carbono (*CO2). Esta reacción resulta muy útil para identificar la *calcita y la*aragonita, que son los minerales básicos de las rocas calcáreas.

4 . Los yacimientos minerales

Los minerales proporcionan a la humanidad los elementos químicos que la sociedad precisa para la industria. Por ejemplo el hierro, el plomo, el fluor, el azufre, etc. Para conseguirlos generalmente es necesario practicar minas, que son pozos verticales de los cuales salen galerías horizontales. Estas se alargan siguiendo los filones o vetas de mineral. En una mina la materia mineral se denomina mena y la roca acompañante ganga. En la actualidad muchos yacimientos minerales se explotan a cielo abierto . Este tipo de explotación se realiza mediante voladuras con dinamita. Después, con la ayuda de palas excavadoras los minerales son cargados en camiones hasta las trituradoras.

Las reservas de minerales son lógicamente limitadas por lo cual, cada vez es más necesario recuperar los elementos químicos ya utilizados e impedir que vayan a parar a los ríos y al mar, de dónde es casi imposible recuperarlos para volver a utilizarlos. En la actualidad gran parte del hierro que se funde en los altos hornos se obtiene a partir de la chatarra. Este proceso es un ejemplo del denominado reciclado de los metales.

Por otro lado algunos elementos químicos como el mercurio (de las pilas y termómetros), el níquel y el cromo (de las industrias de niquelados y cromados), son muy venenosos y provocan la mortalidad de pescados y aves acuáticas, por lo cual también es necesario su reciclado en lugar de tirarlos al medio acuático.

 

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