Post on 30-Mar-2020
Tema 3. Propiedades de los minerales
Mineralogía
Gema Fernández Maroto
Departamento de Ciencias de la Tierra y Física de la Materia Condensada
Este tema se publica bajo Licencia: Crea<ve Commons BY-‐NC-‐SA 4.0
Tema 3. Propiedades de los minerales
Mineralogía
Gema Fernández Maroto
• Por Propiedad se en<ende toda aquella manifestación Morfológica o Físico-‐Química que presenta la materia mineral.
• Las propiedades morfológicas de un mineral son consecuencia de la ma-‐nifestación externa de la ordenación interna tridimensional de los mo<-‐vos estructurales.
• Caracterís@cas morfológicas: formas cristalinas, cristalización, hábito, agrupaciones, agregados, aspecto, maclas.
Propiedad
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Físico-‐Química
• Caracterís@cas Intrínsecas: consecuencia del <po o <pos de átomos que forman el mineral y de cómo están ordenados. Estas caracterís<cas del mineral son independientes de cualquier clase de tratamiento externo.
• Comportamiento: del mineral como respuesta a determinados esQmu-‐los energé<cos externos: - Físicos: Propiedades Organolép0cas. - Químicos: Propiedades Químicas.
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Propiedades Csico-‐químicas
• Estas propiedades dependen no sólo de <po de átomos cons<tuyentes del mineral y de la compactación de su empaquetamiento estructural, sino también de la distribución espacial de los átomos y de las fuerzas de enlace con que se une unos con otros.
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Anisótropos
• Todos los comportamientos de los minerales ante los esQmulos externos son Anisótropos: dependen de la dirección en la que actúe el esQmulo exterior.
• Esta Anisotropía puede ser: - ConHnua: si la propiedad se manifiesta en todas las direcciones del espacio: Conduc0vidad eléctrica.
- DisconHnua: si se manifiesta sólo paralelamente a un determinado plano re-‐<cular de la estructura: Exfoliación.
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Reconocimiento de minerales
• Reconocimiento de «Visu»: se estudia el comportamiento del mineral a los esQmulos energé<cos externos.
• Reconocimiento Químico: mediante reacciones por vía húmeda o vía seca.
• Reconocimiento Óp@co: observación, a través de un microscopio petrográ-‐fico, de las propiedades óp<cas de los minerales.
• Difracción de Rayos X.
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Propiedades Físicas
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Morfología
• Morfología ó apariencia externa de los cristales.
• El mineral se describe a través de su forma cristalina, hábito caracterís<co (un solo cristal), agrupaciones, agregado, aspecto, maclas…
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Morfología
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Propiedades Csicas
• Exfoliación: es la propiedad que <enen algunos minerales de romperse según unas direcciones cristalográficas preferentes (planos de debilidad cristalográfica). Depende de la estructura interna del mineral y es cons-‐tante para cada mineral.
• Direccional y anisótropa.
• Se parten por Planos de Debilidad: A. Debido a la existencia de Enlaces Débiles.
B. Debido a un mayor Espaciado Re0cular entre los planos. C. Debido a una combinación de A y B.
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Grados de exfoliación
• Excelente: el mineral se rompe en finas láminas en un sen<do: Grafito, Moscovita, Clorita, Yeso.
• Perfecta: el mineral se rompe en formas regulares delimitadas por los planos de exfoliación: Cubos Galena; Romboedros Calcita.
• Buena: los planos de exfoliación son menos visibles y no siempre perfectamente rectos: Feldespatos.
• Imperfecta: no hay plano de exfoliación netos. Los planos por los que se rompe el mineral son superficies irregulares: Azufre.
• Muy imperfecta: sin exfoliación: Cuarzo.
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CORINDÓN
Par@ción
• Cuando los minerales se rom-‐pen a lo largo de planos de debilidad estructural.
• Esta debilidad puede resultar de ejercer una presión o de una macla.
• No todos los ejemplares de un determinado mineral ex-‐hibirán esta propiedad.
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Fractura
• Rotura totalmente desordenada, sin ninguna dirección preferente, debi-‐do a que algunas estructuras cristalinas <enen una resistencia de sus en-‐laces igual en todas direcciones. Según el aspecto que presenten las su-‐perficies de rotura, puede haber: - Fractura Concoidal: la fractura presenta superficies suaves y lisas a manera de conchas (Q).
- Fractura Fibrosa o As@llosa: se deshace en as<llas. - Fractura Ganchuda: un mineral se rompe según una superficie irregular, denta-‐da, con filos pun<agudos.
- Fractura Desigual ó Irregular: cuando un mineral se rompe según superficies bastas e irregulares.
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Dureza
• Resistencia que ofrece la superficie lisa de un mineral a ser rayado o la resistencia que ofrece a la penetración de otro cuerpo.
• Se considera relacionada con la cohesión de los minerales y depende de la exfoliación.
• La dureza es siempre menor en un sen<do paralelo a la exfoliación.
• Desempeña un papel importante la separación entre parQculas estruc-‐turales. Los minerales con átomos pequeños son los más duros.
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Dureza
• En la prác<ca de la Mineralogía se u<lizan escalas de dureza, representa-‐das por determinados minerales.
• La más común es la Escala de Mohs: secuencia de minerales ordenados de menor a mayor dureza y que está compuesta únicamente por mine-‐rales de raya blanca.
• En esta escala los minerales están ordenados según un grado de dureza.
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1. Talco: Mg3(Si4O10)(OH)2 2. Yeso: SO4Ca.2H2O
3. Calcita: CO3Ca
4. Fluorita: F2Ca
5. Apa<to: Ca5(F,Cl,OH)(PO4)3 6. Ortosa: K(AlSi3O8)
7. Cuarzo: SiO2
8. Topacio: Al2(SiO4)(Fe,OH)2 9. Corindón: Al2O3
10. Diamante: C
Dureza
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Dureza
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Tenacidad
• Es la resistencia que opone un mineral a ser roto, molido, doblado, o desgarrado, en resumen, a su cohesión: 1. Frágil: un mineral que fácilmente se rompe o se reduce a polvo.
2. Maleable: un mineral que puede ser conformado en hojas delgadas por percusión.
3. Séc@l: un mineral que puede cortarse en virutas delgadas con un cuchillo.
4. Dúc@l: un mineral al que se puede es<rar en forma de hilo.
5. Flexible: un mineral que tras aplicarle una presión, puede ser doblado pero no recupera su forma original.
6. Elás@co: un mineral que recobra su forma primi<va al cesar la fuerza que lo ha deformado.
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Peso específico
• Es un número que expresa la relación entre el peso del mineral y el peso de un volumen igual de agua a 4°C.
• El peso específico de un mineral es constante, por lo que su determi-‐nación es un valor importante en la iden<ficación de un mineral. Va a depender de: 1. La clase de átomos de que está compuesta.
2. La manera cómo están empaquetados los átomos.
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Determinación del peso específico
• Para determinar con exac<tud el peso específico de un mineral deberán observarse ciertas condiciones: 1. El mineral debería ser puro.
2. Debe ser compacto.
3. Una muestra de 1 cm3.
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Idea rela@va del peso específico
• Se considera el PE medio de los minerales no metálicos más comunes entre 2,60-‐2,75.
• Cuarzo = 2.65.
• Calcita = 2.72.
• En el caso de los Minerales Metálicos el PE medio = 5. Se pueden dis-‐<nguir minerales: - Ligeros: 1 – 2. - Medianamente pesados: 2 – 4.
- Pesados: 4 – 6. - Muy pesados: > 6.
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Peso específico
• Método de la doble pesada.
• Balanza de Resorte de Jolly.
• Picnómetro.
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Determinación del peso específico
1. Wa: peso mineral aire.
2. Ww: peso mineral sumergido en agua.
Wa – Ww = peso de un volumen igual de agua.
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Determinación del peso específico
Balanza de resorte de Jolly: - Deformación de un muelle.
(Wa – Ww) Wa
= Peso específico del mineral.
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Picnómetro
• Determinación del PE de los fragmentos pequeños de mineral.
Líquidos pesados: - Bromoformo. - Tetrabromuro de Ace<leno. - Yoduro de Me<leno.
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Untuosidad
• Facilidad de desprendimiento de parQculas finas en minerales (blandos y exfoliación perfecta).
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Solubilidad
• Agua.
• Ácidos: - Clorhídrico diluido.
• Sabor: - Halita. - Silvina.
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Otras propiedades
• Olor: al ser calentados.
• Azufre, Pirita, Marcasita Olor sulfuroso.
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Propiedades que dependen
de la luz
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Propiedades que dependen de la luz
1. Color.
2. Brillo.
3. Raya.
4. Juego de colores.
5. Tornasolado.
6. Asterismo.
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1. Color
• Definición: «emisión energé0ca de fo-‐tones con determinada longitud de onda como respuesta a la excitación de una energía exterior».
• El color de un mineral se debe a que cuando la luz incide sobre él, este ab-‐sorbe ciertas longitudes de onda y el color es el resultado de la combina-‐ción de longitudes de onda que llegan al ojo.
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Idiocromá@cos
• Minerales que <enen colores ca-‐racterís<cos y fijos debido a su composición.
• Tienen átomos de un determinado elemento dentro del mineral, que les da un color caracterís<co, por el cual son iden<ficables.
• Malaquita: CO3Cu2(OH)2 Verde.
• Azurita: (CO3)2 Cu3(OH)2 Azul.
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Variación del color:
Alocromá@cos
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Can@dades apreciables de algún elemento
• Sus<tución parcial de elementos propios de los minerales.
• AnCbol Tremolita: Ca2Mg5Si8O22(OH)2
• Fe Mg Verde.
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Pequeñas can@dades de impureza químicas
• Aparecen átomos de otros elementos incrustados en la estructura.
• Cromóforos: Fe, Mn,Cu, Cr, Co , Ni y V. Elementos traza en los minerales, absorben la luz intensamente causando el cambio de color en el mineral.
• Corindón rojo: can<dades suficientes de Cr Rubí.
• Corindón azul: can<dades mínimas de Fe y Ti Zafiros azules.
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• Pequeñas agujas o laminillas.
Inclusiones muy finas de otros minerales
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• O imperfecciones re<culares. Las imperfecciones re<culares puede ser debidas a espacios vacíos o a la presencia de iones extraños. Esto puede ser causa de que la luz blanca sea absorbida selec<vamente.
Defectos en la estructura cristalina
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Alocromá@cos
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2. Brillo
• Definición: «aspecto que presenta la superficie lisa de un mineral cuando se refleja la luz». - Es el resultado de la acción conjunta de diversos efectos óp<cos (Reflexión, Ab-‐sorción y Dispersión de la luz) en la su-‐perficie de un mineral.
- El Brillo debe ser estudiado sobre super-‐ficies planas no oxidadas y limpias.
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Tipos de brillo
• El brillo de los minerales puede ser de dos @pos:
1. Metálico.
2. No metálico: - Vítreo: <ene el reflejo del vidrio. Cuarzo. Turmalina.
- Resinoso: <ene el aspecto de la resina. Blenda, Azufre. - Graso: parecen estar cubiertos de una delgada capa de aceite. Serpen0na. - Adaman<no: reflejo fuerte y brillante como el del Diamante. Cerusita.
- Nacarado: aspecto iridiscente de la perla. En superficies paralelas a la exfoliación. Talco. - Sedoso: como la seda. Se observa en agregados paralelos de fibras finas. Yeso fibroso.
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No metálicos
1. Vítreo.
2. Resinoso.
3. Graso.
4. Adaman<no.
5. Nacarado.
6. Sedoso.
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• Color del polvo fino de un mineral.
• Constante y caracterís<ca para cada mineral.
Raya
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• La Raya de los minerales Idiocromá@cos <ene generalmente el mismo color que el del mineral estudiado con un tono un poco más claro.
• Los minerales Alocromá@cos <enen, en general, raya blanca o poco coloreada.
Raya
CINABRIO
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• Interferencia de la luz en la superficie o en el interior de un mineral cuando el ángulo de la luz incidente cambia.
Juego de colores
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Juego de colores
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Tornasolado
• Apariencia sedosa que <enen algunos minerales cuando la luz se refle-‐ja en ellos.
Ojo de gato: Crisoberilo. Ojo de @gre: Crocidolita fibrosa.
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Asterismo
• Se llama Asterismo al efecto que se produce cuando la luz incide en el interior del mineral, dando lugar a una estrella de 6 puntas.
Zafiro y Rubí = Corindón.
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Luminiscencia
• Incandescencia: es el fenómeno de emisión de luz debida a la energía calorífica.
• Luminiscencia: es la transformación de ciertos <pos de E (mecánica, química, térmica o de radiaciones invisibles) en energía luminosa. Ac@vadores.
• Espectro de la luz: zona visible 380-‐780 nm.
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Tipos de luminiscencia
• Triboluminiscencia: luminiscencia que resulta del frotamiento en mi-‐nerales: Fluorita.
• Termoluminiscencia: se produce cuando el mineral es calentado por debajo del punto de fusión: Diamante.
• Fotoluminiscencia: luminiscencia que se produce cuando se ilumina un mineral o se somete a radiaciones invisibles de longitud de onda corta o larga.
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Fotoluminiscencia
• Fluorescencia: sólo dura el <empo de exposición a las radiaciones: Scheelitas.
• Fosforescencia: se prolonga después de la exposición a la radiación y una vez se corta esta: Estroncianita.
Fluorescencia en Fluorita (UV).
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Propiedades eléctricas
• Propiedades que <enen los minerales y que son especialmente interesantes por sus aplicaciones industriales.
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Conduc@vidad eléctrica
• La primera propiedad relacio-‐nada con la electricidad es la Electricidad por frotamiento.
• Se descubrió hace miles de años en el Ámbar.
• Los an<guos griegos ya sabían que el ámbar frotado con la-‐na adquiría la propiedad de atraer cuerpos ligeros.
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Conduc@vidad eléctrica
• Es la capacidad que <ene un mineral de conducir la electricidad.
• Depende de la presencia en el mineral de enlaces metálicos.
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Conduc@vidad eléctrica
• La conducción de la electricidad por parte de los minerales es función del <po de enlace que presenten.
• Aquellos minerales con enlaces puramente metálicos son: conductores eléctricos muy buenos. Elementos na@vos.
• Los que <enen enlaces parcialmente metálicos (Sulfuros) son Semicon-‐ductores.
• Los minerales que <ene enlaces iónicos o covalentes normalmente son no conductores de la electricidad.
• Para los minerales que no pertenecen al sistema cúbico, la conduc<vi-‐dad eléctrica es una propiedad anisótropa.
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Propiedades eléctricas
• Piroelectricidad: capacidad de un mineral de adquirir carga eléctrica cuando es some<do a una variación de temperatura. Turmalina.
• Piezoelectricidad: capacidad de un mineral de adquirir carga eléctrica cuando es some<do a una determinada presión. Cuarzo.
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Propiedades magné@cas
• El Magne@smo es la capacidad de un mineral de ser atraído por el cam-‐po magné<co de un imán:
- Min. Ferromagné@cos: aquellos que son fuertemente atraídos por los campos magné<cos: Magne0ta, Pirro0na, Ilmenita.
- Min. Paramagné@cos: son atraídos débilmente por los campos magné<cos de un imán: Ru0lo, Siderita, Berilo y minerales que contengan Fe en su composi-‐ción.
- Min. Diamagné@cos: estos minerales No son afectados por los campos magné-‐<cos, e incluso son débilmente repelidos por ellos: Halita, Calcita.
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Propiedades químicas
• La composición química determina la clasificación de los minerales den-‐tro del sistema mineralógico y esta composición química se establece mediante análisis.
• Los métodos de análisis son numerosos, y se dividen en: - Vía Seca: método simple y rápido, orienta de la composición de un mineral. Cualita0vo.
- Vía Húmeda: resultados exactos, pero más costoso. Cuan0ta0vo.
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Gema Fernández Maroto
Análisis por Vía Seca
• Determinación de la fusibilidad y del color de la llama: dificultad del mineral para fundir y color de la llama indica<vo del elemento.
• Calentamiento de la muestra en tubo cerrado: calentando la muestra a dis<ntas intensidades en un tubo de vidrio de 8 cm de largo, se observa la vola<lidad, la fusibilidad, las pá<nas que se forman, los cambios de color y la luminiscencia.
• Calentamiento de un mineral en tubo abierto: se ob<ene la composi-‐ción del mineral del residuo.