Propiedades físicas de los minerales




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títuloPropiedades físicas de los minerales
fecha de publicación12.08.2016
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Geología

Escala de Mohs

 Propiedades físicas de los minerales

2.1 Morfología

Se distingue la combinación de las caras del mineral/cristal y el hábito del mineral/cristal.

2.1.1 Combinación de las caras

La combinación de las caras del cristal significa el conjunto de todas las caras del cristal o bien la forma cristalina, la cual depende de la simetría del cristal.
P.ej. la galenita PbS y la halita NaCl, que pertenecen al sistema cúbico pueden cristalizar como cubos, además la galenita puede cristalizar en una combinación de cubo y octaedro, granate cristaliza en la forma romboédrica, en la forma isotetraédrica o en una combinación de dichas dos formas.

2.1.2 Las caras de un cristal (habito)

Cuando los cristales crecen sin interferencias, adoptan formas relacionadas con su estructura interna. El hábito se refiere a las proporciones de las caras de un cristal.
Existen varias formas del hábito:

Columnar: alargado en una dirección y semejante a las columnas. Ejemplo: cristales de corindón.
Prismático: alargado en una dirección. Ejemplo: cristales de andalucita.
Tabular: alargado en dos direcciones. Ejemplo: cristales de barita.
Laminar: alargado en una dirección y con bordes finos. Ejemplo: cristales de hornblenda.
Hojoso: similar a las hojas, que fácilmente se separa en hojas. Ejemplo: moscovita.
Botroidal: grupo de masas globulares, por ejemplo grupo de masas esferoidales de malaquita.
Reniforme: fibras radiadas, que terminan en superficies redondeadas. Ejemplo: hematita.
Granular: formado por un agregado de granos.
Masivo: compacta, irregular, sin ningún hábito sobresaliente.

 
 

2.2 Dureza

Se llama dureza al grado de resistencia que opone un mineral a la deformación mecánica.
Un método útil y semicuantitativo para la determinación de la dureza de un mineral fue introducido por el químico alemán Mohs. El creyó una escala de dureza de 10 niveles. Para cada nivel existe un mineral representativo y muy común. El mineral del nivel superior perteneciendo a esta escala puede rayar todos los minerales de los niveles inferiores de esta escala.
La dureza de un mineral desconocido puede averiguarse rascando entre sí una cara fresca del mineral desconocido con los minerales de la escala de MOHS. El mineral más duro es capaz de rayar el mineral más blando. Los minerales de la escala de MOHS que rayan el mineral desconocido son más duros como esto, los minerales que son rayados por el mineral desconocido son menos duros. Por tanto la dureza del mineral desconocido se estrecha entre el nivel superior del mineral que puede rayarlo y el nivel inferior del mineral que es rayado por este mineral.
Con cierta experiencia y algunos medios auxiliares simples se puede conocer rápidamente la dureza de forma aproximada.
Los minerales que pertenecen a la escala de MOHS son los siguientes:
Dureza Nombre del mineral Tratamientos auxiliares

Escala de MOHS:

Dureza

Mineral

Comparación

1

Talco

La uña lo raya con facilidad

2

Yeso

La uña lo raya

3

Calcita

La punta de un cuchillo lo raya con facilidad

4

Fluorita

La punta de un cuchillo lo raya

5

Apatito

La punta de un cuchillo lo raya con dificultad

6

Feldespato Potásico

Un trozo de vidrio lo raya con dificultad

7

Cuarzo

Puede rayar un trozo de vidrio y con ello el acero despide chispas

8

Topacio

Puede rayar un trozo de vidrio y con ello el acero despide chispas

9

Corindón

Puede rayar un trozo de vidrio y con ello el acero despide chispas

10

Diamante

Puede rayar un trozo de vidrio y con ello el acero despide chispas

La dureza de un mineral depende de su composición química y también de la disposición de sus átomos. Cuanto más grande son las fuerzas de enlace, mayor será la dureza del mineral.
Grafito y diamante por ejemplo son de la misma composición química, solamente se constituyen de átomos de carbono C. Grafito tiene una dureza según MOHS de 1, mientras que diamante tiene una dureza según MOHS de 10.
En la estructura del diamante cada átomo de carbono - que tiene 4 electrones en su capa más exterior - puede alcanzar la configuración de ocho electrones compartiendo un par de los mismos con 4 átomos de carbono adyacentes, los cuales ocupan las esquinas de una unidad estructural de forma tetraédrica. El enlace covalente entre los átomos de carbono se repite formando una estructura continua, dentro de lo cual la energía de los enlaces covalentes se concentra en la proximidad de los electrones compartidos, lo que determina la dureza excepcional del diamante.
En la estructura del grafito, los átomos de carbono se presentan en capas compuestas por anillos hexagonales de átomos, de modo que cada átomo tiene 3 que lo rodean. Las capas de átomos del grafito están separadas una distancia relativamente grande, 3.41Å, y quedan átomos dispuestos en forma alternada, exactamente por encima de los átomos de la capa adyacente. La causa de la poca dureza del grafito es que los enlaces entre las capas de átomos son muy débiles, mientras que los átomos en el interior de las capas están dispuestos mucho más próximos que en la estructura del diamante.

 
2.3 Exfoliación (crucero)

Los cuerpos cristalinos pueden exfoliarse en superficies lisas a lo largo de determinadas direcciones, mediante la influencia de fuerzas mecánicas externas, por ejemplo mediante de la presión o de golpes de un martillo.
Esta llamativa exfoliación (crucero) depende del orden interno existente en los cristales. Los planos de exfoliación o bien de clivaje son la consecuencia del arreglo interno de los átomos y representan las direcciones en que los enlaces que unen a los átomos son relativamente débiles. La superficie de exfoliación corresponde siempre a caras cristalinas sencillas.
Mientras mayor es el contraste entre la fuerza de los enlaces que unen a los átomos en las direcciones paralelas al plano de exfoliación (crucero) y la debilidad de los enlaces que unen a los átomos en las direcciones perpendiculares a los planos de exfoliación (crucero), mayor será la tendencia del mineral a romperse a lo largo de este plano.

Las exfoliaciones se distinguen a grandes rasgos como sigue:
· Exfoliación completa en 2 direcciones: mica, clorita, talco.
· Exfoliación buena en dos direcciones: feldespato potásico según dos superficies perpendiculares entre sí, hornblenda con exfoliación prismática.
· Exfoliación buena en tres direcciones: Calcita según el romboedro - Generalmente en todas las formas cristalinas de calcita pueden reconocerse planos de crucero en tres diferentes orientaciones. Estos planos de crucero se intersecan formando ángulos de 75° y de 105° de cuales resulta la forma romboédrica típica de la calcita. Barita BaSO4 ocurre en cristales tabulares que tienen con frecuencia dos caras perpendiculares a la cara mayor que convergen formando bordes agudos.
· Exfoliación clara en dos direcciones: piroxeno.
· Exfoliación poco clara: olivino
· Exfoliación ausente: cuarzo con su fractura concoidea. En el cuarzo los átomos están dispuestos con tal regularidad que los enlaces entre los mismos son muy similares en todas direcciones. En consecuencia, no existe tendencia a que el mineral se rompa según un plano particular, y en los cristales de cuarzo se desarrollan fracturas concoidales.

Una medida para determinar la calidad de la exfoliación es, entre otras, el brillo existente sobre las superficies de exfoliado, que es el responsable de las superficies lisas reflejantes que se observan en los frentes de las aristas.

 
 

2.4 Brillo

El brillo es debido por la capacidad del mineral de reflejar la luz incidente.
Se distinguen minerales del brillo
 

Brillo

Ejemplos / Descripción

Metálico

pirita, magnetita, hematita, grafito

semimetálico

uraninita (pechblenda, UO2), goethita

No-metálico

Vítreo

cuarzo, olivino, nefelina, en las caras cristalinas, siderita

Resinoso

como la resina, p.ej. esfalerita.

Graso

grasoso al tacto: cuarzo, nefelina de brillo gris graso.

Oleoso

olivino.

Perlado

como el brillo de las perlas, p.ej. talco, biotita, siderita

Sedoso

como el brillo de seda: yeso de estructura fibrosa, sericita, goethita

Mate

como el brillo de la tiza

Adamantino

brillante: diamante, rutilo

 

 2.5 Color

Respecto al color se distinguen dos grupos de minerales:
· los minerales idiocromáticos
· los minerales alocromáticos.
Se llama idiocromáticos a los minerales que tienen colores característicos relacionados con su composición.
En este caso el color es útil como medio de identificación.

Minerales idiocromáticos con colores distintos son por ejemplo:

Mineral

Color

Magnetita

negro

Hematita

rojo

Epidota

verde

Clorita

verde

Lapis lazuli

azul oscuro

Turquesa

azul característico

Malaquita

verde brillante

Cobre nativo

rojo cobrizo

 

Los minerales que presentan un rango de colores dependiendo de la presencia de impurezas o de inclusiones se llaman alocromáticos.
A los minerales alocromáticos pertenecen p. ej.:
Feldespato potásico cuyo color varia de incoloro a blanco pasando por color carne hasta rojo intenso o incluso verde.
Cuarzo: Cuarzo puro es incoloro.
La presencia de varias inclusiones líquidas le da un color blanco lechoso.
Amatista es de color púrpura característico que probablemente es debido a impurezas de Fe3+ y Ti3+ y la irradiación radioactiva.
Corindón: Corindón puro es incoloro.
Corindón portando cromo como elemento traza es de color rojo y se lo llama rubi.
El safiro es una variedad transparente de corindón de varias colores.

Por la existencia de minerales alocromáticos el color es un medio problemático para identificar un mineral.

El color de la raya es debido por trozos del cristal molidos muy finos, colocados sobre una base blanca, como p.ej. un trozo de porcelana facilita el que separamos si nos encontramos ante un mineral de color propio o ajeno.
El color de la raya del feldespato potásico siempre será blanca igualmente si es producido por un feldespato potásico incoloro, de color carne o verde.
El color de la raya tiene importancia en la identificación de las menas. El color de la raya de magnetita es negra,
de hematita es rojo cereza,
de goethita es de color café.

 
2.6 Otras propiedades de los minerales

2.6.1 Cristales maclados

Algunos cristales están formados por dos o más partes en las cuales la celosía (Kristallgitter) tiene orientaciones diferentes que están relacionadas en forma geométrica. Los cristales compuestos de este tipo se conocen como cristales maclados.
Hay varios tipos de maclas, por ejemplo maclas simples, maclados de contacto, maclas de interpenetración, maclas paralelas, maclado normal.
Se llaman maclas simples a los cristales compuestos de dos partes individuales, que tienen una relación estructural definida.
Si las dos partes de una macla simple están separados por una superficie definida, ésta se describe como maclado de contacto.
Macla de interpenetración se refiere a los cristales unidos por un plano de composición - superficie a lo largo de la cual los dos individuos están unidos - irregular, por ejemplo. ortoclasa.
 2.6.2 Solubilidad

La solubilidad depende de la composición del mineral.
Sobre todo se usan una dilución frío de ácido clorhídrico HCl para distinguir Calcita de puro CaCO3 (carbonato de calcio) de otros minerales parecidos de una cantidad menor de CaCO3 o sin CaCO3.
La reacción es la siguiente:
CaCO3 + 2HCl --> H2CO3 (dióxido de carbono diluido en agua) + CaCl2 y H2CO3 se descompone en H2O y dióxido de carbono CO2 (gas).
Burbujas de CO2 se producen por esta reacción. Se observa la efervescencia de la dilución de ácido clorhídrico cuando se libera el dióxido de carbono.
La concentración de la dilución de HCl tiene que ser 5%.
Para la aplicación de la dilución de HCl se necesitan un plano fresco de fractura de una roca.

 

2.6.3 Densidad

Cada mineral tiene un peso definido por centímetro cúbico; este peso característico se describe generalmente comparándolo con el peso de un volumen igual de agua; el número de masa resultante es lo que se llama 'peso especifico' o 'densidad' del mineral.



El peso especifico de un mineral aumenta con el número de masa de los elementos que la constituyen y con la proximidad o el apretamiento en que estén arreglados en la estructura cristalina.
La mayoría de los minerales que forman rocas tienen un peso específico de alrededor de 2,7 g/cm3, aunque el peso específico medio de los minerales metálicos es aproximadamente de 5 g/cm3.
Los minerales pesados son los que tienen un peso específico más grande que 2,9 g/cm3, por ejemplo circón, pirita, piroxeno, granate.

Algunos ejemplos:

Densidad en g/cm3

Mineral

2,65

Cuarzo

(>foto)

2,5

Feldespato

(>foto)

2,6-2,8

Plagioclasa 

(>foto)

4,47

Baritina

(>foto)

4,9

Magnetita  

(>foto)

5,0-5,2

Pirita 

(>foto)

19,3

Oro  

(>foto)

 

Determinación del Peso específico:



 

 2.6.4 Propiedades magnéticas y eléctricas

Todos los minerales están afectados por un campo magnético. Los minerales que son atraídos ligeramente por un imán se llaman paramagnéticos, los minerales que son repelidos ligeramente por un imán se llaman diamagnéticos.
Magnetita Fe3O4 y pirotita Fe1-nS son los únicos minerales magnéticos comunes.

Los minerales tienen diferente capacidad para conducir la corriente eléctrica. Los cristales de metales nativos y muchos sulfuros son buenos conductores, minerales como micas son buenos aislantes dado que no conducen la electricidad.
 

2.6.5 Luminiscencia y fluorescencia
Luminiscencia se denomina la emisión de luz por un mineral, que no es el resultado de incandescencia. Se la observa entre otros en minerales que contienen iones extraños llamados activadores.
Fluorescencia
Los minerales fluorescentes se hacen luminiscentes cuando están expuestos a la acción de los rayos ultravioleta, X o catódicos. Si la luminiscencia continua después de haber sido cortado la excitación se llama al fenómeno fosforescencia y al mineral con tal característica mineral fosforescente.
Las fluoritas de color intenso son minerales fosforescentes, que muestran luminiscencia al ser expuestos a los rayos ultravioleta.
 

2.6.6 Piezoelectricidad
Se observa en minerales con ejes polares (sin centro de simetría) como en el cuarzo por ejemplo. Debido a la polaridad de la estructura cristalina al suministrar energía, como calor o presión, al mineral se genera una carga eléctrica en los dos extremos del eje polar de un mineral y dirigido en sentido opuesto. En la turmalina el eje polar es el c. En el cuarzo los ejes polares son los ejes a. El cuarzo piezoeléctrico se emplea por ejemplo en el geófono piezoeléctrico, donde un movimiento vertical de la Tierra ejerce una presión a un cristal de cuarzo y se produce una carga eléctrica. Un otro ejemplo es la "aguja" de un tocadiscos. Un zafiro piezoeléctrico genera una pequeña carga eléctrica a causa de su deformación (movimiento) sufrido arriba de la pista del disco. La información (la música) del disco es representada por un sin numero de cambios morfológicos adentro de la pista del disco. El cristal piezoeléctrico se deforma de acuerdo de estos cambios en la superficie y esto se puede amplificar como sonido.
 

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