lunes, 24 de agosto de 2015

Introducción a los minerales



Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...

La ciencia que estudia los minerales recibe el nombre de Mineralogía. Un mineral es una sustancia sólida, que se encuentra en la Tierra de forma natural, es decir, que aparece como resultado de procesos geológicos naturales. Así, según esta definición, el petróleo no es un mineral, ni tampoco cualquier sustancia o material que el ser humano fabrique. Además, un mineral también ha de presentar una composición química definida, aunque puede variar dentro de unos límites. Por ejemplo, el olivino es el silicato de hierro/magnesio. La proporción de hierro y magnesio puede variar de una especie de olivino a otra.

Minerales y geologia

Finalmente, el mineral ha de poseer una estructura atómica perfectamente ordenada en el espacio. El grado de esta ordenación interna determinará que el mineral forme o no cristales.

En algunas ocasiones, existen autores que consideran que los minerales han de ser especies inorgánicas. Sin embargo, este requisito puede ser confuso, ya que, existen minerales como la calcita que pueden formarse a raíz de procesos geológicos, pero también por la acción de organismos vivos.

Minerales y cristales

- Los cristales


La ordenación interna de los minerales provoca que aparezca una morfología poliédrica en su estructura externa. A esta estructura externa con forma de poliedro geométrico se la denomina cristal. Pero, no siempre los minerales forman cristales en el proceso conocido como cristalización. Este proceso de formación dependerá del espacio y el tiempo donde está teniendo lugar. Así, cuanto más espacio disponga el mineral para crecer, mejores cristales, formas geométricas, podrá dar. De igual forma, si el proceso de cristalización sucede de forma lenta y continua, entonces también se formarán buenos cristales. Este hecho explica el porqué las rocas volcánicas (enfriamiento rápido) no presentan cristales, mientras que las rocas que se forman en el interior de la Tierra (enfriamiento lento) sí.

Mineral espesartina

- ¿Cómo se forman los minerales?


Se parte de un conjunto de elementos químicos (sodio, carbono, hierro, magnesio, etc.) inmersos en una masa magmática o en una solución. En un momento dado, las condiciones termodinámicas del lugar cambian y esto provoca que comiencen a establecerse enlaces químicos entre ellos. El resultado es el establecimiento de una red de elementos químicos que ocupan posiciones fijas y ordenadas en el espacio manteniendo unas distancias regulares.

A este estructura se la denomina materia cristalina que irá creciendo en el espacio (red espacial) hasta formar finalmente el mineral. Si las condiciones del espacio y tiempo son adecuadas, entonces la materia cristalina, el mineral, podrá desarrollar un cristal. De esta forma se puede decir que todos los minerales están constituidos por materia cristalina, pero ésta no siempre dará las caras perfectas que definen a un mineral. Así, cuando el mineral crece rápidamente y no da tiempo a que se forme un cristal, se habla de materia vítrea. Es imposible reconocer minerales en la materia vítrea.

Por otra parte, se habla de materia amorfa cuando no existe esa ordenación interna de los elementos químicos en el espacio. En estos casos no se puede hablar de mineral, por lo que algunos autores los denominan mineraloides. El ópalo es un claro ejemplo.

Minerales de cobre

- La simetría y los minerales


En la actualidad existen casi 4.000 minerales reconocidos en la Tierra. Este hecho hace que existan ciertos criterios de clasificación que permitan un estudio ordenado de los mismos. Los criterios de clasificación más utilizados son la composición química y la simetría.

El hecho de que los cristales tengan una morfología geométrica determina que aparezcan elementos equivalentes, es decir, elementos de simetría. Los tres elementos geométricos de simetría en un cristal son:

+ Eje de simetría


El eje de simetría es la línea imaginaria que atraviesa al mineral y en torno a la cual se puede rotar.  A medida que se gira alrededor del eje de simetría se irá repitiendo el motivo o partícula elemental. Tras una rotación o vuelta completa se llega al motivo inicial y se ve cuántas veces durante la rotación se repitió. De esta forma aparece el eje binario si durante la rotación aparece dos veces el motivo inicial (el mismo y su repetición). También pueden aparecer ejes ternarios, cuaternarios y senarios.

Para entender lo que es un eje de simetría imagínese una goma de borrar con forma rectangular sobre una hoja. Colóquela en posición horizontal y tumbada sobre su cara más ancha. A continuación, atraviese la goma con un alfiler (eje de simetría) justo por el centro de la cara ancha y colóquese de frente a la goma. Lo que está usted observando en este momento es la situación de partida (motivo inicial). Ahora gire la goma con el alfiler fijo. Cada vez que se repita la situación de partida estará usted generando un elemento de simetría. Al final de la vuelta completa verá que este eje de simetría es un eje binario. Los cristales pueden tener varios ejes de simetría. ¿Podría usted encontrar algún otro en la goma rectangular?

+ Plano de simetría


El plano de simetría es el plano o superficie que corta el cristal en dos partes o imágenes especulares. Es decir, son motivos o partículas idénticas, pero no superponibles. Por ejemplo, si usted coloca sus manos enfrentadas la una a la otra y a una distancia cualquiera, verá que son idénticas. Por tanto, se repite el motivo y el plano de simetría, imaginario en este caso, se encuentra en la mitad de camino entre las dos manos. Pero, al verlas puestas sobre unas mesa con la palma hacia abajo, comprueba que no pueden superponerse y formar la misma mano. A esta propiedad es a lo que denominamos imágenes especulares. Y al proceso que permite que aparezca esta simetría se le denomina reflexión.

+ Centro de simetría


El centro de simetría es un punto central del cristal por el que pasa una línea imaginaria. A igual distancia de este punto y a ambos lados aparecen en la línea motivos o partículas idénticas. El proceso de simetría que determina la aparición del centro de simetría se denomina inversión.

Mineral pirita

- Clases y sistemas cristalinos


A pesar de esos casi 4.000 minerales reconocidos, los minerales pueden agruparse en muy pocas familias gracias a las diferentes combinaciones finitas (limitadas) que dan los tres elementos de simetría. Se ha visto que estos elementos de simetría sólo pueden dar 32 únicas combinaciones, que reciben el nombre de clases de simetría. Pero, éstas a su vez pueden reagruparse por nuevas semejanzas.

Este reagrupamiento determina la aparición de las familias o categorías en las que se clasifican a los minerales cuando dan cristales. Estas familias reciben el nombre de sistemas cristalinos o cristalográficos, y son siete: cúbico, tetragonal, rómbico, monoclínico, triclínico, romboédrico o trigonal y hexagonal. Cada uno de ellos se caracteriza por una simetría determinada y un poliedro fundamental también determinado.

El poliedro fundamental es el poliedro de menor volumen que presenta un cristal. También recibe el nombre de celdilla unidad o celda fundamental. Así, por ejemplo, la halita y la pirita son cristales del sistema cúbico, ya que, tienen cuatro ejes ternarios y como poliedro fundamental un cubo.

Sistemas cristalinos y minerales

- Isomorfismo y polimorfismo


Existen minerales que establecen relaciones estrechas entre sí desde el punto de vista químico (fórmula química) y su morfología cristalina. De esta forma, dos minerales son isomorfos cuando tienen la misma estructura cristalina, pero difieren en su composición química. Mientras que dos minerales son polimorfos cuando teniendo diferente estructura cristalina, presentan la misma composición química.

Así, por ejemplo, el diamante y el grafito están formados únicamente por carbono. Sin embargo, el carbono del diamante cristalizó a elevadas presiones en el sistema cúbico, y el del grafito a bajas presiones en el hexagonal.