Minerales. Joseline Tapia 1. Primavera Universidad de Antofagasta. 1 Departamento de Ingeniería de Minas

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1 Minerales Joseline Tapia 1 1 Departamento de Ingeniería de Minas Universidad de Antofagasta Primavera 2015 joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales / 47

2 Resumen de la presentación 1 Introducción Deniciones básicas Abundancia de elementos Los Minerales Propiedades minerales 2 Características distintivas de los minerales Parámetros usados para determinar y clasicar minerales 3 Clasicación de los minerales Clasicación química Grupo de los silicatos joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales / 47

3 Átomo Denición La más pequeña partícula individual que conserva las propiedades de un elemento químico y que no puede ser descompuesta químicamente. Átomo joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales / 47

4 Elemento Denición Sustancia fundamental que no puede ser descompuesta mediante reacciones químicas (por ejemplo, hidrógeno, oxígeno, carbón, sílice, plomo). (UA) Minerales / 47

5 Mineral Denición Material sólido, inorgánico y formado naturalmente con una composición química especíca y una estructura cristalina característica. Apatito joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales / 47

6 Cristal Granate Denición Sólido con caras planas. Los ángulos entre caras permanecen constantes en una estructura cristalina especíca. (UA) Minerales / 47

7 Roca Denición Es un conjunto de uno o más minerales, formado por procesos naturales, a veces incluye clastos orgánicos. Roca ígnea joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales / 47

8 Resumen de la presentación 1 Introducción Deniciones básicas Abundancia de elementos Los Minerales Propiedades minerales 2 Características distintivas de los minerales Parámetros usados para determinar y clasicar minerales 3 Clasicación de los minerales Clasicación química Grupo de los silicatos joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales / 47

9 Abundancia de los elementos Sólo 12 elementos se presentan en la corteza continental en cantidades mayores al 0.1 % en peso. Estos 12 elementos representan el % de la masa continental. Elemento abundancia [ %] Elemento abundancia [ %] Oxígeno (O) 45.2 Sodio (Na) 2.32 Sílice (Si) 27.2 Potasio (K) 1.68 Aluminio (Al) 8 Titanio (Ti) 0.86 Hierro (Fe) 5.8 Hidrógeno (H) 0.14 Calcio (Ca) 5.06 Manganeso (Mn) 0.10 Magnesio (Mg) 2.77 Fósforo (P) 0.10 joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales / 47

10 Abundancia de los elementos Elementos (UA) Minerales / 47

11 Resumen de la presentación 1 Introducción Deniciones básicas Abundancia de elementos Los Minerales Propiedades minerales 2 Características distintivas de los minerales Parámetros usados para determinar y clasicar minerales 3 Clasicación de los minerales Clasicación química Grupo de los silicatos joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales / 47

12 Los Minerales Composición Elementos químicos que componen el mineral y sus proporciones. Estructura cristalina La forma en que están organizados los átomos dentro de los minerales. joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales / 47

13 Composición de los minerales Uni-elementales Algunos minerales están constituidos por un solo elemento (como por ejemplo: diamante, grato, oro, cobre, y azufre). Oro-Au joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales / 47

14 Composición de los minerales Cuarzo SiO 2 Multi-elementales La mayoría de los minerales están compuestos por más de un elemento químico. joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales / 47

15 Resumen de la presentación 1 Introducción Deniciones básicas Abundancia de elementos Los Minerales Propiedades minerales 2 Características distintivas de los minerales Parámetros usados para determinar y clasicar minerales 3 Clasicación de los minerales Clasicación química Grupo de los silicatos joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales / 47

16 Estructura Cristalina Denición En la mayoría de los sólidos los átomos están organizados en patrones regulares y geométricos llamados estructura cristalina. Pirita-FeS 2 Si los sólidos poseen estructura cristalina se dice que son cristalinos. joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales / 47

17 Estructura Cristalina Ámbar El hielo del glaciar se encuentra bajo la denición de mineral. Los sólidos que no tienen estructura cristalina son amorfos: vidrio y ámbar. joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales / 47

18 Al 3+ Si 4+ Sustitución iónica Radio ionico (nm) ANIONES (Negativa) S 6 Cl O 2- F Carga ionica CATIONES (Positiva) K 1+ Pb Na 1+ Ca Fe Li 1+ Mg2+ Fe Denición La sustitución iónica es la sustitución de un ion por otro en un compuesto. El enlace más común en los minerales es el enlace iónico nm joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales / 47

19 Sustitución iónica ANIONES (Negativa) S 6 Cl 1- Carga ionica CATIONES (Positiva) Depende de: O 2- F 1- K 1+ Pb 2+ Estructura cristalina Radio ionico (nm) Na 1+ Ca Fe Li 1+ Mg2+ Fe Al 3+ Si 4+ Tamaño del ion, comúnmente conocido como radio iónico (distancia del centro del núcleo al nivel de energía exterior) nm Carga eléctrica del ion joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales / 47

20 Resumen de la presentación 1 Introducción Deniciones básicas Abundancia de elementos Los Minerales Propiedades minerales 2 Características distintivas de los minerales Parámetros usados para determinar y clasicar minerales 3 Clasicación de los minerales Clasicación química Grupo de los silicatos joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales / 47

21 Hábito Denición La forma característica de cada mineral Ejemplo: Pirita (izq); Aragonito (centro); Rodocrosita (der) (UA) Minerales / 47

22 Polimorsmo Denición Ocurre cuando la misma sustancia química (compuesto o elemento) puede presentarse en formas distintas. Ejemplo C Grato Diamante CaCO 3 Calcita Aragonito FeS 2 Pirita Marcasita SiO 2 Cuarzo Cristobalita joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales / 47

23 Clivaje o exfoliación Denición Clivaje es la tendencia del cristal a quebrarse en direcciones preferenciales a lo largo de supercies planas. Clivaje Halita-NaCl La supercie de clivaje es una supercie de ruptura y no una cara del cristal. joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales / 47

24 Clivaje o exfoliación Las direcciones del clivaje dependen de la estructura cristalina. Clivaje Halita-NaCl Esto se debe a que existen planos en donde los enlaces entre átomos son relativamente débiles. joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales / 47

25 Brillo Denición Calidad e intensidad de la luz reejada por un mineral. Terminología común Metálico Resinoso Vítreo Nacarado Graso supercie pulida de un metal como pegamento seco o ámbar como vidrio el aspecto iridiscente de la perla como si la supercie estuviera cubierta con una película de aceite joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales / 47

26 Color Denición Percepción cerebral de las longitudes de onda de la luz reejada por la supercie de los minerales. Parcialmente denido por la composición. Granate (UA) Minerales / 47

27 Raya De nición Ejemplo Color del polvo no cuando el mineral se frota sobre la super cie de una cerámica. (UA) Minerales / 47

28 Dureza Dureza Denición Resistencia que opone el mineral al ser rayado. ESCALA DE MOHS Corresponde a la escala de dureza relativa y usa diez minerales, cada uno con una dureza distinta. joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales / 47

29 Densidad Denición Masa por unidad de volumen. Los minerales con alta densidad, como el oro, están constituidos por átomos muy juntos y de alto peso atómico. Los minerales con baja densidad, como el hielo, presentan un arreglo atómico mas suelto. La unidad de densidad es gramos por centímetro cúbico (g/cm 3 ). joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales / 47

30 Densidad Magnetita: 5,2 g/cm 3 Yeso: 2,3 g/cm 3 joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales / 47

31 Peso especíco Ejemplo Si un mineral pesa 3 veces un volumen igual de agua, entonces su peso especíco es 3. Yeso: 2,32 g/cm 3 La densidad se puede medir fácilmente usando la propiedad llamada peso especíco. Denición Peso por unidad de volumen. Peso de una determinada sustancia dividido por el peso de un volumen equivalente de agua. joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales / 47

32 Resumen de la presentación 1 Introducción Deniciones básicas Abundancia de elementos Los Minerales Propiedades minerales 2 Características distintivas de los minerales Parámetros usados para determinar y clasicar minerales 3 Clasicación de los minerales Clasicación química Grupo de los silicatos joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales / 47

33 Clasicación de los minerales Denición Los minerales se clasican en diferentes grupos dependiendo de su composición química. Clasicación de los minerales por composición química Clase Nombre Elemento abundancia [ %] I Elementos nativos V Carbonatos, nitratos y boratos II Sulfuros VI Sulfatos, cromatos y wolframatos III Haluros VII Fosfatos, arseniatos y vanadatos IV Óxidos e hidróxidos VIII Silicatos joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales / 47

34 Elementos nativos Oro (Au), cobre (Cu) (UA) Minerales / 47

35 Sulfuros Pirita (FeS 2), calcopirita (CuFeS 2) (UA) Minerales / 47

36 Haluros (Cl -, F -, Br -, I - ) Fluorita(CaF 2), halita (NaCl) joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales / 47

37 Óxidos e hidróxidos Hematita(Fe 2O 3), magnetita (Fe 3O 4) joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales / 47

38 Carbonatos (CO 3 2- ), nitratos (NO 3 - ) y boratos (BO 3 3- ) Calcita(CaCO 3), nitratina (NaNO 3), bórax (Na 2B 4O 7 10H 2O) joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales / 47

39 Sulfatos (SO 4 2- ), cromatos (CrO 4 2- ), wolframatos (WO 4 2- ) Yeso (CaSO 4), lopezita (K 2Cr 2O 7), Wolframita ((Fe, Mn)WO 4) joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales / 47

40 Fosfato (PO 4 3- ), arseniato (AsO 4 3- ), vanadato (VO 4 3- ) Apatito [Ca 5(PO 4) 3(F,Cl,OH)], adamita [Zn 2AsO 4OH], vanadinita [Pb 5(VO 4) 3Cl] joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales / 47

41 Silicatos Nesosilicatos [SiO 4 4- ], olivino [forsterita (Mg 2SiO 4)-fayalita (Fe 2SiO 4)] joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales / 47

42 Silicatos Sorosilicato [Si 2O 7 4- ], epidota [Ca 2Fe 3+ Al 2(Si 2O 7)(SiO 4)O(OH)] joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales / 47

43 Silicatos Inosilicato [cadena simple (SiO 3 2=, piroxenos) - cadena doble ((Si4O 11 6= )n, anfíboles)], piroxeno [genéricamente (Ca,Mg,Fe,Mn,Na,Li)(Al,Mg,Fe,Mn,Cr,Sc,Ti)(Si,Al) 2O 6] joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales / 47

44 Silicatos Ciclosilicato [anillo de SiO 4 4- ], turmalina [genéricamente (Na,Ca)(Al,Fe,Li)(Al,Mg,Mn) 6(BO 3) 3(Si 6O 18) (OH,F) 4)] joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales / 47

45 Silicatos Filosilicato [(Si 2O 5 2= )n], clorita [genéricamente (Mg,Fe) 3(Si,Al) 4O 10 (OH) 2 (Mg,Fe) 3(OH) 6] joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales / 47

46 Silicatos Tectosilicato [SiO 2], cuarzo [SiO 2] (UA) Minerales / 47

47 Bibliografía sugerida I Edward Tarbuck Ciencias de la Tierra, Prentice Hall Colección: 1ª Edición, 796 pp. ISBN13: joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales / 47