03 propiedades fisicas

PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS MINERALESPROPIEDADES FÍSICAS DE LOS MINERALES

1. Elementos nativos (oro, plata, cobre, azufre)

2. Sulfuros (pirita, calcopirita, galena)

3. Sulfosales (enargita, proustita)

4. Óxidos (rutilo, magnetita, cromita)

5. Haluros (halita, fluorita, silvita)

6. Carbonatos (calcita, siderita, malaquita)

7. Nitratos (nitratina, nitro) 8. Boratos (bórax, ulexita, colemanita) 9. Fosfatos, Arseniatos, Vanadatos (apatito, eritrina, vanadinita)10. Sulfatos, Cromatos (baritina, yeso, alunita, crocoíta)11. Tungstatos, Molibdatos. (wolframita, scheelita, wulfenita)12. Silicatos (cuarzo, feldespatos, olivino)

Clasificación Química los Minerales

El grupo de los silicatos constituye

>90% de la corteza terrestre

Clasificación general de minerales

Los minerales presentan propiedades diagnósticas, tanto físicas, químicas como ópticas que incluyen: color, brillo, dureza, densidad, raya, clivaje, fractura, solubilidad, luminiscencia, fosforescencia, magnetismo, punto de fusión, etc.

• Reconocimiento:

• Macroscópico (lupa de mano)

• Lupa binocular

• Microscopio óptico

• Difracción de Rayos-X

• Microsonda electrónica

• Análisis químico

Hábito cristalino

• Llamamos hábito al desarrollo relativo del conjunto de caras de un cristal bajo la influencia de los factores fisicoquímicos del medio (temperatura, presión, radiactividad, concentración, viscosidad, etc.), que actúan durante su génesis.

Tipos de Hábito

Hábitos cristalinos• Columnar: alargado en una dirección y semejante a las columnas. Ej:

cristales de corindón. • Prismático: alargado en una dirección. Ej. cristales de andalucita. • Tabular: alargado en dos direcciones. Ej. cristales de barita. • Laminar: alargado en una dirección y con bordes finos. Ej.: cristales de

hornblenda. • Hojoso: similar a las hojas, que fácilmente se separa en hojas. Ej: moscovita. • Botroidal: grupo de masas globulares, por ejemplo grupo de masas

esferoidales de malaquita. • Reniforme: fibras radiadas, que terminan en superficies redondeadas. Ej:

hematita. • Granular: formado por un agregado de granos. • Masivo: compacta, irregular, sin ningún hábito sobresaliente.

MORFOLOGÍA DE LOS CRISTALES

Forma

Consideramos aquí el juego de formas base con sus índices (hkl) determinados que constituyen las caras del cristal.

Hábito cristalino

Se llama hábito cristalino el tipo de facetas dominantes en el facetado del cristal. Esta característica se suele estimar visualmente, destacando los tipos de facetas que tienen áreas más amplias, por ejemplo, hábito cubooctaédrico, hábito dipiramidal, etc.

Berilo de hábito prismático.

Agregados cristalinos: Acicular: cristales delgados

parecidos a agujasAzurita: Cu2+3(CO3)2(OH)2 -

http://www.uned.es/cristamine/mineral

Oolítico: Agregados esféricos a modo de huevos de pescado.

Calcita: CaCO3

Dendrítico: ramas divergentes similares a plantas.

Pirolusita: Mn4+O2

Reticulado: cristales delgados entrelazados simulando redes

Rutilo: TiO2

Radiante: cristales radiales a partir de un centro

Prehnita: Ca2Al2Si3O10·(OH)2

Columnar:Aragonito: CaCO3

Fibroso: facilmente separables Grunerita: (Fe2+,Mg)7Si8O22(OH)2

Filiforme: parecidos a cabellos o hebras.Jamesonita: Pb4FeSb6S14

Estrellado: Cristales concéntricos simulando estrellas.

Mesolita: Na2Ca2Al6Si9O30.8H2O

Globular: Individuos de forma esférica.Esferocobaltita: CoCO3

Exfoliable: se separa facilmente en capas. Cuando las capas son hojosas muy finas se

dice micáceo.Biotita: K(Mg,Fe2+)(Al,Fe3+)Si3O10(OH,F)2

Arborescente: aspecto similar a un

árbol Plata: Ag, sobre calcita

Masivo: Agregados compactos y sin forma particular

Bismuto: Bi

Discoidal: En forma de discos superpuestos.

Yeso: CaSO4·2H2O - "Rosa del desierto"

Densidad de un mineral

Razon entre la densidad de un material y la densidad del agua. Número de veces que el volumen de una sustancia es más pesada o más liviana que igual volumen de agua.

• Densidad en g/cm3 Mineral

2,65 Cuarzo

2,5 Feldespato

2,6-2,8 Plagioclasa

4,47 Baritina

4,9 Magnetita

5,0-5,2 Pirita

19,3 Oro

Determinación de densidad

• Método fundado en el principio de Arquímides: la masa se mide directamente- Balanza de Kraus-Jolly

• Método del picnómetro• Método de las suspenciones - la densidad se

obtiene por comparación con líquidos densos:bromoformo 2,9 tetrabromoetano 2,96yoduro de metileno 3,3solución de Clerici 4,2

Indice de empaquetamiento

• Porcentaje del volumen total de una sustancia ocupada por los átomos de la celda unidad

Indice de empaquetamiento= volumen de los iones x 10

volumen de la celda unidad

Relación entre índice de empaquetamiento y densidad

• Dureza Mineral Comparación

• 1 Talco La uña lo raya con facilidad

• 2 Yeso La uña lo raya

• 3 Calcita La punta del cuchillo lo raya facilmente

• 4 Fluorita La punta de un cuchillo lo raya

• 5 Apatito La punta de un cuchillo lo raya dificilmente

• 6 Feldespato KUn trozo de vidrio lo raya con dificultad

• 7 Cuarzo Raya al vidrio y saca chispas del acero

• 8 Topacio Raya al vidrio y saca chispas del acero

• 9 Corindón Raya al vidrio y saca chispas del acero

• 10 Diamante Raya al vidrio y saca chispas del acero

Escala de dureza de MOHS

COLOR

Color y RayaEn los minerales, la impresión de color es producida por la absorción de ciertas longitudes de onda, entre las que forman la luz blanca incidente.

RAYA

• Color que presenta el mineral finamente pulverizado• 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.

• 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

•Minerales idiocromáticos: presentan color constante y uniforme

•Minerales alocromáticos: presentan variación de color

•Cromóforos: iones o grupos de iones que dan lugar a colores característicos

•Ejs: Cu2 hidratado causa el color verde-azul de los minerales secundarios de cobre

•Cr3 causa el verde del granate uvarovita, de la muscovita crómica y de la esmeralda

• (UO2)2 causa el amarillo en los minerales secundarios de uranio.

•Los iones pueden ocasionar un fuerte efecto colorante, aún en cantidades de trazas, ej: cuarzo (cuarzo amatista, cuarzo rosa, etc.)

-Minerales seudocromáticos: Minerales cuyo color no es auténtico sino un efecto debido a fenómenos físicos.

-Pátina: Film de oxidación. Iridiscencia.

PROPIEDADES ÓPTICASPROPIEDADES ÓPTICAS

Reflexión y Refracción

Velocidad de la luz

• En sustancias amorfas y cúbicas la velocidad de la luz es la misma en todas direcciones (Sustancias isótropas)

• En otros sistemas la velocidad de la luz varía según la dirección (Sustancias anisótropas)

• En las sustancias anisótropas el rayo luminosos se desdobla en dos rayos que vibran en ángulo recto el uno del otro, viajando con distintas velocidades y por lo tanto tienen diferente índice de refracción (n). La diferencia entre los índices es conocida como birrefringencia.

Ej: Para calcita 0.172 (objeto observado aparece doble)

Indice de refracción (n)

La mayoría de los sólidos tienen un índice de refracción entre 1.4 y 2.0

El índice de refracción se relaciona con:

la composición química

la estructura

la densidad

TRANSMISIÓN DE LA LUZ (Diafanidad)

Grado con el cual un material transmite la luz.

-Transparente

-Translúcido

-Opaco

La diafanidad se correlaciona con el brillo

Ej: Minerales opacos tienen brillo metálico

Brillo metálico:Minerales opacos, n>3 (Ej: metales nativos, sulfuros y arseniuros, etc.)

Brillo submetálico: n entre 2,6 y 3 (Ej: cuprita, cinabrio y hematita)

Brillo vítreo: Un 70% de los minerales presenta este tipo de brillo, n entre 1,3 y 1,9 (Ej: la mayoría de los silicatos, carbonatos, sulfatos, etc)

Brillo adamantino: Típico del diamante, n entre 1,9 y 2,6 (Ej: circón, casiterita, azufre, esfalerita, diamante, rutilo)

Brillo graso, céreo, sedoso, perlado, mate o terroso: Variantes de los brillos no metálicos, debido a la naturaleza de la superficie reflectora (Ej: ópalo, arcillas, yeso, asbesto)

Relaciones entre brillo e índice de refracción (n)

BrilloEjemplos

• Metálico pirita, magnetita, hematita, grafito • Semimetálico uraninita, goethita • No-metálico: • Vítreo cuarzo, olivino, siderita • Resinoso como la resina: esfalerita. • Graso grasoso al tacto: cuarzo. • Oleoso olivino. • Perlado brillo de las perlas: talco, biotita, siderita • Sedoso brillo de seda: yeso fibroso, sericita, goethita • Mate brillo de la tiza • Adamantino brillante diamante, rutilo

Azufre: ej. de mineral de brillo no metálico, resinoso

Pirita: mineral de brillo metálico

Luminiscencia

Toda emisión de luz de un mineral que ha sido irradiado, casi siempre con rayos ultravioleta.

-Fluorescencia: emisión de luz durante la irradiación.

-Fosforescencia: emisión que continua después de la irradiación.

-Termoluminiscencia: liberación de energía radiante por calentamiento.

-Triboluminiscencia: luminiscencia que se presenta ocasionalmente en algunos minerales al triturarlos, rasparlos o frotarlos.

Propiedades que dependen del esfuerzo

• Clivaje - exfoliación – crucero

• Fractura

• Partición

Clivaje o Exfoliación

Rotura de un mineral paralela a un plano reticulares de mayor densidad de nodos..

Según el grado de facilidad y perfección con que se manifiesta el clivaje, recibe calificativos como: excelente, muy bueno, bueno, manifiesto, pobre o imperfecto, etc.

PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS MINERALES

CLIVAJE O EXFOLIACIÓN

Cuando un cristal se rompe a lo largo de superficies planas relacionadas a la estructura cristalina al ser sometido a esfuerzos.

EXFOLIACIÓNExfoliación completa en 2 direcciones: mica, clorita, talco. Exfoliación buena en dos direcciones: feldespato potásico según dos superficies perpendiculares entre sí, hornblenda prismática. Exfoliación buena en tres direcciones: Calcita, Baritina BaSO4

· 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.

PARTICIÓN

Cuando un cristal se rompe a lo largo de superficies planas que no están controladas directamente por la estructura cristalográfica del mineral (Ej: Planos de macla, deformación, etc)

FRACTURA

Cuando un cristal se rompe irregularmente al ser sometido a un esfuerzo.

Concoidal si los planos de fractura presentan superficies lisas y suaves, con bordes agudos y cortantes

Cuarzo:SiO2

Ganchuda: se rompe según una superficie dentada, con filos puntiagudos

Plata: Ag

TENACIDAD

Resistencia que un material ofrece a la deformación mecánica y a la desintegración, es decir, es la resistencia que ofrecen los átomos y los iones de un material a ser separados cuando es sometido a ruptura, molienda o corte.

Expresiones de tenacidad: elástico, plástico, frágil, maleable, séctil, flexible y resistente.

La magnetita es un imán natural

PROPIEDADES MAGNÉTICAS

Magnetita: Fe3 O4

Pirrotina: Fe1-x S

Maghemita: Fe2 O3

Ferromagnéticos

Paramagnéticos

•Todos los minerales se afectan por el campo magnético

•Diamagnéticos: repelídos por un imán

•Paramagnéticos: atraídos por un imán

•Separaciones en función de esta propiedad utilizando electroimán

•Prospección geofísica: Se usa un magnetómetro, el cual mide variaciones del campo magnético terrestre identificando diferentes masas minerales.

Minerales conductores: enlace metálico (metales nativos y sulfuros).

Minerales no conductores.

Inducción de cargas eléctricas en minerales no conductores: piroelectricidad o piezoelectricidad.

-Piroelectricidad: se presenta en sustancias que cristalizan en clases con ejes de simetría polares. El extremo del eje polar se carga positivamente al calentar el cristal.

-Piezoelectricidad en sustancias sin centro de simetría. Debido a la polaridad de la estructura cristalina al suministrar energía, como calor o presión, el mineral genera una carga eléctrica en los dos extremos del eje polar. Se utiliza cuarzo debido a estabilidad física y química y elevada elasticidad. En el cuarzo los ejes polares son los ejes a.

PROPIEDADES ELÉCTRICAS

PROPIEDADES DE SUPERFICIE

Mojabilidad: facilidad que presenta una superficie para recubrirse de una capa de agua.

a) Liófilos: Se humedecen rápidamente (minerales con enlace iónico).

b) Liófobos: No se humedecen rápidamente (minerales con enlace metálico o covalente).

RADIOACTIVIDAD

• La radiactividad es la propiedad que poseen determinados minerales para emitir partículas radiactivas de forma natural y espontánea.

• La radiactividad natural fue descubierta por Becquerel en 1896 en el U.

• Más tarde, el matrimonio Pierre y Marie Curie consiguieron aislar el Ra, que es un millón de veces más radiactivo que el U.

• La radiactividad natural tiene muchas aplicaciones científicas, médicas e industriales, y los minerales que la poseen raramente alcanzan niveles peligrosos.

• Esta propiedad se relaciona en los minerales con la presencia de U y Th. Hay además otros elementos que presentan radiactividad natural menor: ej. K y Rb

Los átomos de uranio y torio se desintegran espontáneamente emitiendo radiación alfa (núcleos de helio), beta (electrones) y radiación gamma(semejantes a los rayos X pero de menor).

El último producto de la desintegración de estos elementos es el Pb

U238 >>> Pb206 + 8He4

U235 >>> Pb207 + 7He4

Th232 >>> Pb208 + 6He4

Conocida la velocidad de estas reacciones (vida media) se puede calcular a partir de ellas la edad de un mineral radiactivo.

RADIOACTIVIDAD