Biología, Geología y Ciencias Ambientales . 1º de Bachillerato
La Tierra

Composición terrestre

Minerales
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Definición

Componente básico de los materiales sólidos terrestres
La definición de mineral es controvertida pero suele incluir los siguientes condicionantes:

  • Compuesto químico - átomos unidos por enlaces generalmente covalentes o iónicos
  • origen natural - no se consideran minerales los compuestos fabricados artificialmente
  • inorgánico - no son minerales los seres vivos ni sus restos orgánicos
  • sólido - se excluyen las sustancias líquidas, agua, magmas, gases...
  • homogéneo - composición aproximadamente contante
  • con ordenamiento tridimensional característico - es fundamental la estructura cristalina en el tipo de mineral.

En los minerales se encuentran los átomos unidos unos con otros por enlaces químicos.

Los enlaces químicos más frecuentes son los iónicos y covalentes y las formas mixtas.
Los enlaces metálicos y apolares son escasos.


Propiedades

Las propiedades de un mineral depende de sus componentes, sus enlaces y su estructura espacial

Forma

Viene definida por su modo de cristalización y condiciones de la misma
En medios libres forman cristales con caras planas que reflejan el orden interno de sus componentes

Formas de los cristales

Dureza - Resistencia a ser rayado

Es una medida de la fuerza que une sus átomos
Suele ser mayor en estructuras covalentes y compactas (Diamante, corindón....)

Densidad

Depenede de la densidad de sus átomos y el empaquetamiento en los cristales

Exfoliación - Modo de rotura

En un mineral hay zonas de mayor debilidad de la estructura por las que se rompe.
Puede romperse en caras planas o fracturas concoideas

Diafanidad - Transparencia

Son opacos si absorben o reflejan toda la luz incidente
Son traslúcidos si la refractan de manera importante y desordenada
Son transparentes si la refracción es menor y se pueden ver imágenes

Color - Frecuencias de luz reflejadas

Depende de la frecuencia de radiaciones que absorbe y refleja la ser ilumonado.
Estas frecuencias dependen a su vez de los elementos que forman el mineral y de sus enlaces
Los colores pueden ser alterados por pequeñas concentraciones de otros minerales por lo que es más fiable el color de la raya

Brillo - Depende del comportamiento de la luz que refleja un mineral

Si refleja la luz incidente de un modo ordenado tiene un brillo semejante a un metal: brillo metálico
Si refracta parte de la luz se comporta como un vidrio; brillo graso, vítreo o adamantino según sea el índice de refracción
Si tiene planos de refracción y reflexión internos presenta un brillo nacarado o sedoso
Si refleja la luz desordenadamente tiene brillo terroso o mate.

Formas de los cristales: Un mismo mineral
puede presentar diferentes formas según su
modo de crecimiento

Estabilidad

Los minerales son estables dentro de una gama de variables físicas y químicas
Sobrepasadas estos límites se transforman en otros minerales (o se funden o disuelven)
Las principales variables de las que depende la estabilidad de un mineral son:

La temperatura

Modifica las redes cristalinas
Llega a fundirlos si es muy elevada
Facilita las reacciones químicas con compuestos próximos y la difusión de iones en las redes cristalinas

La presión

Modifica la red cristalina haciendo minerales más densos
Recristaliza algunos minerales

El ambiente químico

Los compuestos que rodean a los minerales y con los que pueden reaccionar


Clasificación

Se conocen unos 3000 minerales diferentes pero muy pocos de ellos son abundantes.

Las clasificaciones de los minerales son variadas según el campo científico o económico que las utilice.
Las más utilizadas tienen en cuenta tanto la composición química como la estructura y suelen hacerse los siguientes grupos:

Minerales nativos.

Son los formados por un solo elemento.
Pueden ser metálicos como la plata (Ag) o el oro (Au), o no metálicos como grafito y diamante (C ) o azufre (S)

Sulfuros.

Combinación directa de un metal con el azufre (S 2- ).
Son menas muy importantes de metales útiles y aparecen principalmente en rocas ígneas.
Suelen ser cristales de simetría elevada, muchas veces de brillo metálico, opacos y densos.

Por presentar características semejantes se incluyen en este grupo las sales de selenio (Se 2- ), teluro (Te 2- ), arsénico (As 3- ) y antimonio (Sb 3- )

Óxidos.

Combinaciones de un metal con el oxígeno.
Son minerales abundantes al ser el oxígeno el principal elemento de la corteza terrestre.
Comparten pocas propiedades comunes, no suelen ser muy densos al ser el ión oxígeno de gran tamaño, los colores, brillos y tipos cristalinos son muy variados.
Se forman generalmente por oxidación de las rocas cuando alcanzan la superficie y por acumulación de los restos oxidados.

Se incluyen en este grupo los hidróxidos (OH - ) por estar genéticamente relacionados con los anteriores.

Halogenuros.

Combinación de un metal con un halógeno (F - , Cl - , Br - , I - ).
Suelen ser minerales solubles, transparentes, de alto punto de fusión, no muy duros y exfoliables.
Generalmente se forman por precipitación en disolución acuosa, bien por evaporación del agua que contiene los iones (evaporitas) o bien por enfriamiento de agua a gran temperatura (deposición hidrotermal).

Carbonatos.

Combinación del ión carbonato (CO3 2- ) con elementos metálicos.
La combinación del carbono con los tres oxígenos que lo rodean es covalente y forman un plano.

Menos importantes pero de estructura cristalina similar son los nitratos (NO2 - ) y boratos (BO3 3- ) y por ello suelen incluirse en el mismo grupo. Son minerales generalmente sedimentarios formados por precipitación química.

Sulfatos.

Combinación del ión sulfato (SO4 2- ) con elementos metálicos.
En este caso el azufre se rodea de cuatro oxígenos que se sitúan en estructura tetraédrica.

Tienen una disposición tridimensional semejante los molibdenatos (MoO4 2- ), wolframatos (WO4 2- ) y cromatos (CrO4 2-)
Se suelen formar como minerales de alteración. Algunos por precipitaciones hidrotermales.

Fosfatos.

Combinación del ión fosfato (PO4 3- ) con elementos metálicos.
Como en el caso anterior el fósforo se rodea de cuatro átomos de oxígeno equidistantes entre sí en estructura tetraédrica.

Estructuras semejantes se forman en los arseniatos (AsO4 3- ) y vanadatos (VO4 3- ).

Suelen formar combinaciones químicas complejas con numerosos elementos y moléculas de agua en los cristales.
Su origen es variado aunque los compuestos de fósforo están en su mayoría relacionados directa o indirectamente con los seres vivos ya que concentran el fósforo.

Silicatos

Son los minerales más abundantes en la corteza terrestre.
Hasta el 95% de los materiales de la corteza terrestre pertenecen a este grupo (especialmente cuarzo 16% y feldespatos 60%), de modo que el resto de los tipos minerales son anecdóticos comparados con este grupo.

En los silicatos cada átomo de silicio se rodea de cuatro átomos de oxígeno por uniones covalentes formado estructuras tetraédricas muy estables (SiO4 4- ).

Estos tetraedros de sílice pueden:

Estar aislados y combinar con metales :nesosilicatos

Formar grupos al compartir el oxígeno varios átomos de silicio, en tal caso pueden

formar grupos pequeños : sorosilicatos
ciclos : ciclosilicatos
cadenas : inosilicatos
superficies planas : filosilicatos
estructuras tridimensionales complejas : tectosilicatos

Los silicatos se generan en todos los ambientes de formación de minerales tanto ígneo como metamórfico o sedimentario.

 

Estructura de los silicatos

Abundancia
Abundancia de Minerales en la corteza terrestre
Compuesto
%
Tipo Rocas  
SiO2 - Cuarzo
12,0
Tectosilicato
y amorfo
Ígneas: Granito Riolita Aplita Pegmatita
Metamórficas: Gneis Cuarcita
Sedimetarias: Areniscas Conglomerados
Feldespatos
55,0
Tectosilicato Ígneas: La mayoría lo contienen
Metamórficas: Gneis Micacitas
Sedimetarias: Areniscas Conglomerados
Micas
3,0
Filosilicato Ígneas: Granito. Sienita
Metamórficas: Gneis Esquistos
Arcillas
1,5
Filosilicato Sedimentarias: Arcillas Margas
Meta y Ortosilicatos
15,0
Nesosilicatos
Inosilicatos
...
Ígneas: Peridotitas . Gabro . Basalto
Metamórficas:
Otros minerales
4,5
 

Ígneas: Pegmatitas
Metamórficas:
Sedimentaras: Calizas, evaporitas,

Agua
9,0
libre y en cristales  


De los minerales se vienen obteniendo materiales fundamentales para la economía humana tanto actualmente como en el pasado.
Son importantes como menas de metales útiles, materiales energéticos, gemas, materiales de construcción, fertilizantes agrícolas, etc.

Los minerales son habitualmente de tamaño pequeño (mm) o muy pequeño, pero se agrupan formando grandes masas llamadas rocas


Vínculos

Tabla de minerales  
Mindat.org Datos y fotos de minerales

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