Minerales. La materia mineral

Los minerales son estructuras formadas por procesos naturales de origen inorgánico, propiedades físicas y químicas homogéneas y composición química definida. Son los elementos constitutivos de las rocas, y la ciencia que se ocupa de su estudio recibe el nombre de Mineralogía.

Estructura de los minerales

Según la disposición interna de los iones, átomos y moléculas, los minerales pueden presentar dos tipos de estructuras:

* Amorfa: cuando los elementos citados se disponen desordenadamente.

* Cristalina: cuando dichos elementos se disponen siguiendo una ordenación determinada. Los minerales con estructura cristalina se dice que están cristalizados. La materia cristalina se dispone formando una red o malla distinta para cada sustancia química y presenta cuatro propiedades fundamentales:
1. Periodicidad. La ordenación de partículas se repite a lo largo de toda la
malla.
2. Homogeneidad. Está formada por los mismos componentes en todas sus zonas
3. Anisotropía. Las propiedades físicas varían según la dirección del espacio que se considere.
4. Simetría. Desde cada componente, y tomando una dirección determinada, se encuentran otros puntos idénticos en ambos sentidos y a distancias iguales. Esto define unos elementos de simetría que son centros, ejes y planos.

Sistemas cristalinos

La Cristalografía es la ciencia que estudia la estructura cristalina de los cuerpos y su ordenación en redes o mallas. Según Bravais, existen 14 tipos distintos de redes que se agrupan en siete sistemas cristalinos.

sistemas cristalinos. Minerales

Los sistemas cristalinos

* Sistema cúbico: todos los cristales tienen cuatro ejes de simetría ternarios (el cristal coincide tres veces cada 120º) y las tres aristas fundamentales son iguales y perpendiculares entre sí. En los casos de mayor simetría presentan, además, tres ejes de simetría cuaternarios (el cristal coincide cuatro veces cada 90º), seis binarios (coincide dos veces cada 180º), nueve planos de simetría y un centro de simetría.

Las formas principales del sistema cúbico son el cubo, octaedro, rombododecaedro, hexaquisoctaedro, octaedro piramidal, cubo piramidado, trapezoedro, pentagonododecaedro, diploedro, giroedro, tetraedro y tetrartoedro.

* Sistema hexagonal: todos presentan un eje senario y, además, pueden tener seis ejes binarios, siete planos de simetría y un centro. La arista mayor es perpendicular a las otras dos, iguales entre sí y que forman un ángulo de 120º.

Las formas principales de este sistema son los prismas hexagonal y dihexagonal, la pirámide hexagonal y las bipirámides hexagonal y dihexagonal.

* Sistema trigonal o romboédrico: presentan un eje ternario y, como máximo, tres binarios, tres planos de simetría y un centro. La relación entre la arista mayor y las otras dos es igual que en el caso anterior.

Las formas que componen este sistema son el romboedro, el trapezoedro trigonal, las bipirámides trigonal y ditrigonal, la pirámide ditrigonal y el escalenoedro ditrigonal.

* Sistema tetragonal: presentan un eje cuaternario y, además, pueden tener cuatro binarios, cinco planos de simetría y un centro. Tienen una arista mayor que las otras dos, que son iguales entre sí, y todas ellas perpendiculares.

Las figuras características son los prismas tetragonal y ditetragonal, las bipirámides tetragonal y ditetragonal, el trapezoedro tetragonal, el biesfenoide tetragonal y el escalenoedro tetragonal.

* Sistema rómbico: presentan, como mínimo, tres elementos de simetría entre ejes binarios y planos, y como máximo, tres ejes binarios, tres planos y un centro. Las aristas que se orientan según las tres direcciones del espacio son distintas entre sí en dimensión y perpendiculares.

Las figuras representativas: la pirámide y bipirámide rómbicas y el biesfenoide rómbico.

* Sistema monoclínico: todos presentan, como mínimo, un eje binario o un plano y, como máximo, los dos elementos a la vez y un centro de simetría. Dos de las aristas forman entre sí un ángulo oblicuo y la tercera es perpendicular al plano formado por las otras dos.

Las formas características son el prisma monoclínico y el esfenoide monoclínico.

* Sistema triclínico: los cristales presentan, como máximo, un centro de simetría. Las aristas que se orientan según las tres direcciones del espacio son de distinta dimensión y forman ángu los distintos entre ellas. La figura característica de este sistema es el pinacoide triclínico.

Por último, señalar que en muchas ocasiones los cristales no se presentan aislados, sino agrupados con otros semejantes a ellos, recibiendo el conjunto el nombre de macla o agregado cristalino.

Propiedades físicas de los minerales

Todas ellas dependen de las características estructurales que presente el mineral.

* Propiedades escalares. Están perfectamente definidas por el número que exprese su medida y son independientes de la dirección.
Peso específico: relación existente entre el peso de una cierta cantidad de mineral y el de un volumen igual de agua destilada a 4º C.
– Fusibilidad: capacidad del mineral para fundirse. Se calcula por comparación con los términos de la escala de Von Kobell (antimonita – mesotipafibrosa – almandino – actinota – ortosa – broncita – cuarzo).

* Propiedades vectoriales. Varían según la dirección considerada y, en ocasiones, también según el sentido.
Dureza: resistencia que opone el mineral a ser rayado. Se averigua por comparación con los 10 términos de la escala de Mohs: 1, talco; 2, yeso; 3, calcita; 4, fluorita; 5, apatito; 6, ortosa; 7, cuarzo; 8, topacio; 9, corindón, y 10, diamante.
Tenacidad: resistencia del mineral a ser roto, doblado o molido. En cuanto a la tenacidad existen varias categorías:
1. Frágil: se rompe o se reduce a polvo fácilmente.
2. Maleable: se puede transformar en láminas delgadas por presión.
3. Séctil: puede cortarse con un cuchillo.
4. Dúctil: puede estirarse en hilos.
5. Elástico: recupera su forma anterior al cesar la fuerza que actúe sobre él.
6. Flexible: no vuelve a recuperar su forma anterior cuando cesa la fuerza que actúa sobre él.
Fractura: es la forma irregular que adopta un mineral al romperse y no exfoliarse. Puede ser fibrosa, ganchuda, concoidea o desigual.
Exfoliación: es la propiedad que presentan algunos minerales de romperse en superficies planas paralelas a las caras del cristal.
Brillo: aspecto que adquiere la superficie del mineral cuando refleja la luz.
Puede ser metálico o no metálico.
Color y raya: el color viene dado por la mezcla de las longitudes de onda de la luz reflejada por el mineral y hay que tener en cuenta que siempre debe observarse en una superficie recién fracturada. El color de la raya no tiene por qué ser el mismo que el de la superficie y se determina por el que presenta el polvo fino que se desprende al limar o raspar aquélla.
Reflexión y refracción: propiedades ópticas que afectan a la dirección del rayo luminoso y a su velocidad de propagación, respectivamente.
Polarización: propiedad que presentan algunos minerales de ser atravesados únicamente por la luz que vibra en un solo plano.
Luminiscencia: emisión de luz por un mineral no debida a haber alcanzado el estado de incandescencia.
Diafanidad: propiedad de transmitir la luz. Según esta definición, los minerales pueden ser:
1. Opacos: no dejan pasar la luz a su través.
2. Transparentes: dejan pasar la luz y pueden verse los objetos a su través.
3. Traslúcidos: dejan pasar la luz, pero no pueden verse los objetos a su través.
Conductividad eléctrica: mide la capacidad o incapacidad del mineral para transmitir la corriente eléctrica.
Piroelectricidad: propiedad por la cual en algunos cristales sometidos a variaciones de temperatura aparecen cargas eléctricas opuestas en ambos extremos de un eje cristalográfico.
Piezoelectricidad: Propiedad por la cual al someter a compresión un cristal carente de centro de simetría se desarrolla una carga eléctrica en su superficie.
Magnetismo: propiedad que presentan algunos minerales de ser atraídos por el imán.
1. Paramagnéticos: minerales que son ligeramente atraídos.
2. Diamanéticos: minerales que son débilmente repelidos.
3. Ferromagnéticos: minerales que son fuertemente atraídos.
Radioactividad: propiedad de algunos minerales para emitir radiaciones espontáneamente.

Propiedades químicas de los minerales

Estas propiedades dependen de la composición química, asi como de la disposición de los átomos y del tipo de enlace que los unan.
* Isomorfismo. Poseen esta propiedad los minerales que con distinta composición química presentan la misma forma cristalina.
* Polimorfismo. Propiedad por la que un mineral puede cristalizar en más de una clase cristalina.
* Seudomorfismo. Se denomina así al fenómeno que tiene lugar cuando al transformar un mineral en otro cambia su estructura interna, pero no se modifica su forma cristalina externa.

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