2.4: Fundamentos Minerales

La tierra sólida está hecha de rocas, las cuales están hechas de minerales. Para entender las rocas es necesario familiarizarse con los minerales y cómo se identifican. Esta página de conceptos básicos le brinda los antecedentes necesarios para comprender los términos utilizados en la tabla de clasificación de minerales, que contiene información para identificar minerales.

¿QUÉ SON LOS MINERALES?

Todas las rocas excepto la obsidiana y el carbón están hechas de minerales. (La obsidiana es una roca volcánica hecha de vidrio y el carbón está hecho de carbono orgánico). La mayoría de las rocas contienen varios minerales en una mezcla característica del tipo de roca particular. Al identificar una roca primero se deben identificar los minerales individuales que componen esa roca. Los minerales son sólidos inorgánicos de origen natural con una composición química definida y una estructura reticular cristalina. Aunque se han identificado miles de minerales en la tierra, solo diez minerales constituyen la mayor parte del volumen de la corteza terrestre: plagioclasa, cuarzo, ortoclasa, anfíbol, piroxeno, olivino, calcita, biotita, granate y arcilla.

Juntos, la fórmula química (los tipos y proporciones de los elementos químicos) y la red cristalina (la geometría de cómo se disponen y unen los átomos) determinan las propiedades físicas de los minerales. La fórmula química y la red cristalina de un mineral solo se pueden determinar en un laboratorio, pero al examinar un mineral y determinar varias de sus propiedades físicas, se puede identificar el mineral. Primero, es necesario familiarizarse con las propiedades físicas de los minerales y cómo reconocerlos.

LA QUÍMICA DE LOS MINERALES

¿Por qué estudiar la química de los minerales? Los minerales están hechos de átomos. Para comprender, explicar y predecir el comportamiento de los minerales, y rocas, que están hechos de minerales, debemos entender algunos datos básicos sobre los átomos y cómo se comportan. Esto requiere comprender algo de química. Comenzaremos construyendo átomos en nuestro pensamiento en términos de las tres partículas subatómicas de las que están hechos los átomos.

Átomos

Los átomos consisten en protones, neutrones y electrones. Los protones tienen una carga eléctrica positiva (+). Los neutrones son eléctricamente neutros. Los electrones tienen una carga negativa (-) que es exactamente igual y opuesta a la carga eléctrica de un protón. /

La mayor parte de la masa de un átomo está empaquetada en su diminuto núcleo. Un núcleo atómico está hecho de protones y neutrones. Dispuestos en orbitales específicos alrededor del núcleo de un átomo están los electrones. A pesar de que la masa de un electrón es una masa minúscula comparada con la masa de un protón o un neutrón, los electrones ocupan la mayor parte del volumen de un átomo.

Iones

Un átomo neutro tiene el mismo número de electrones que protones. Un átomo que ha perdido o ganado electrones ya no es un átomo eléctricamente neutro. Ese tipo de átomo, que no es eléctricamente neutro y tiene una carga eléctrica asociada a él, se llama ion. Los átomos que han ganado electrones son iones cargados negativamente (-), o aniones. Los átomos que han perdido electrones son iones cargados positivamente (+), o cationes. También es posible tener iones que en realidad son pequeños grupos de átomos unidos entre sí. Estos son conocidos como iones poliatómicos. Un ejemplo de un ion poliatómico es el ion carbonato, (CO ₃) ^2-, que tiene dos electrones extra, dándole la carga eléctrica neta de 2-.

La Tabla Periódica

Los átomos naturales que se encuentran en la tierra van desde el hidrógeno, con un solo protón en su núcleo, hasta el uranio, con 92 protones en su núcleo. Estos son los elementos químicos naturales, que incluyen elementos comúnmente conocidos como carbono, oxígeno, hierro, etc. La tabla periódica enumera todos los elementos químicos de una manera que nos dice cuántos protones tiene cada uno de ellos, cómo están dispuestos sus electrones y cuál es el comportamiento químico general de cada elemento.

Siga este enlace a una versión grande de la Tabla Periódica. El enlace se abrirá en una nueva ventana para que pueda consultarlo fácilmente mientras lee esta página de Conceptos básicos.

Cada elemento químico se distingue por el número de protones en su núcleo. El número atómico de un elemento te dice cuántos protones tiene. Por ejemplo, cada átomo del elemento oxígeno tiene ocho protones en su núcleo. Es por ello que el número atómico de oxígeno es 8. Si un átomo tiene más o menos de ocho protones en su núcleo, no es oxígeno, es algún otro elemento químico. En la tabla periódica, el número atómico de cada elemento se enumera encima del símbolo químico del elemento.

Los elementos químicos en la tabla periódica forman columnas que se denominan grupos. Todos los elementos de un grupo tienen un comportamiento químico similar. Eso se debe a que todos los elementos de un grupo tienen una disposición similar de electrones en sus átomos, y es la disposición electrónica la que determina el comportamiento químico de un elemento.

Isótopos

Un átomo de un elemento químico específico debe tener en su núcleo el número de protones dado por su número atómico. Sin embargo, existe un rango de posibles números de neutrones que puede tener en su núcleo. El hecho de que los átomos de un elemento químico puedan tener diferentes números de neutrones da como resultado que cada elemento químico tenga varios isótopos. Los isótopos son átomos de un elemento químico dado que tienen diferentes números de neutrones en sus núcleos.

Por ejemplo, mientras que todos los átomos del elemento oxígeno tienen ocho protones en sus núcleos, esos átomos de oxígeno pueden tener ocho, nueve o diez neutrones. Los diferentes números de neutrones en el núcleo distinguen los tres isótopos de oxígeno. Oxígeno-16 es el isótopo del oxígeno con 8 neutrones en su núcleo. Al número 16 se le llama número de masa atómica. El número de masa atómica es el número total de protones y neutrones en el núcleo de un isótopo. A partir de esta definición, y sabiendo que todos los átomos de oxígeno tienen 8 protones en el núcleo, se puede deducir que el oxígeno-17 es el isótopo de oxígeno con 9 neutrones y el oxígeno-18 es el isótopo de oxígeno con 10 neutrones. Abreviados en símbolos, los tres isótopos de oxígeno se escriben como ¹⁶ O, ¹⁷ O y ¹⁸ O.

Los isótopos no son muy importantes para comprender los minerales., pero son importantes para comprender cómo aplicar la química y la física nuclear a la geología, como usar mediciones de isótopos radiactivos para medir las edades de rocas y minerales y cómo usar isótopos de oxígeno de capas de hielo glacial para determinar cuál era la temperatura de la tierra durante una edad de hielo.

Reacciones Químicas

Los minerales se forman como resultado de reacciones químicas. Las reacciones químicas son impulsadas principalmente por la disposición y reorganización de electrones en átomos. En un mineral, los átomos se mantienen unidos por enlaces químicos, que derivan de los electrones.

Se puede pensar que los electrones ocupan niveles de energía, o conchas, en un átomo. El caparazón de menor energía está más cerca del núcleo. Cada caparazón puede acomodar solo un número limitado de electrones. La primera capa puede contener dos electrones, la segunda y tercera conchas pueden contener ocho electrones, y las dos siguientes conchas pueden contener dieciocho electrones. A menos que se agregue energía a un átomo para excitarlo de su estado de baja energía, los electrones en el átomo ocuparán las conchas de menor energía disponibles para ellos.

Bonos Químicos

Si los átomos interactúan con otros átomos, pueden ganar o perder electrones a los otros átomos, o compartir electrones con otros átomos. En un átomo individual, la disposición más estable es una capa externa completa de electrones. Por lo tanto, se producirán reacciones químicas, y se formarán enlaces químicos que mantienen los átomos unidos entre sí, cuando los átomos se encuentran con otros átomos y cambian sus configuraciones de electrones hacia arreglos más estables y de menor energía, lo que generalmente implica lograr capas externas completas de electrones en los átomos.

Esta configuración estable, una capa externa completa de electrones, se ejemplifica por los gases inertes. En la tabla periódica los gases inertes son los elementos del grupo 18 o VIIIA, la última columna de la derecha. Los gases inertes no tienen que sufrir ninguna reacción química ni formar ningún enlace químico con otros átomos para tener una capa externa completa de electrones. Los gases inertes ya tienen capas externas llenas de electrones. Por eso son químicamente inertes. Sus electrones son lo más estables que se pueden organizar. Por esta razón, es extremadamente improbable que los gases inertes sufran alguna reacción química y es casi imposible que se unan con cualquier otro átomo. Debido a que no se unen con ningún otro átomo para formar un líquido, un sólido, una molécula o un mineral, los gases inertes consisten en átomos que permanecen separados entre sí, en estado gaseoso.

Los átomos individuales de todos los demás elementos químicos, cuando son átomos neutros, no tienen capas externas completas de electrones como lo hacen los gases inertes. Por lo tanto, no tienen la disposición de electrones más estable que posiblemente puedan. Es por ello que la mayoría de los elementos químicos tienen una fuerte tendencia a ganar o perder electrones, o a entrar en otras disposiciones de sus electrones de valencia, los electrones en su capa exterior. Las reacciones químicas y los enlaces químicos son generalmente el resultado de que los electrones se reordenan dentro y entre los átomos para dar a los átomos capas externas completas de electrones.

Para que un átomo pierda o gane un electrón toma menos energía que perder o ganar dos, lo que a su vez toma menos energía que perder o ganar un tercer electrón. Para que un átomo individual gane o pierda cuatro electrones solo ocurrirá en entornos de energía extremadamente alta como en una estrella. En las reacciones químicas comunes en la tierra, y en la formación de enlaces químicos, ningún elemento ganará o perderá completamente cuatro electrones. Esto limita las cargas de los cationes atómicos a +1, +2 o +3 y las cargas de los aniones atómicos a —1, —2 o —3.

Al leer hasta aquí, se ha enterado de un grupo de elementos en la tabla periódica, el grupo 18, los gases inertes. Otro grupo de elementos químicos en la tabla periódica son los elementos alcalinos. Los elementos alcalinos componen el grupo 1 o IA, la columna izquierda, incluyendo los elementos sodio (Na) y potasio (K).

El hidrógeno no suele considerarse como un elemento alcalino porque, aunque se muestra en el grupo 1 en la tabla periódica. El hidrógeno es tan ligero y pequeño, con un solo protón en su núcleo, que tiene algunos comportamientos únicos y es considerado en una clase por sí mismo.

Los elementos alcalinos tienen un solo electrón en su capa externa de electrones. Si un elemento alcalino pierde un solo electrón, se convierte en un ion con una carga +1 y una capa externa completa. Si surge una oportunidad, los elementos alcalinos se convertirán fácilmente en +1 cationes.

Enlaces Iónicos

Ahora mira el grupo 17 o VIIA en la tabla periódica, que incluye los elementos químicos flúor (F), cloro (Cl) y así sucesivamente. Estos son los elementos halógenos. Si un elemento halógeno gana un solo electrón, se convierte en un ion con una carga -1 y una capa externa completa de electrones. Si surge una oportunidad, los elementos halógenos tienen una fuerte tendencia a absorber un electrón extra y convertirse en -1 aniones porque al hacerlo logran una capa externa completa de electrones, que es la disposición de electrones más estable posible.

Si los átomos de sodio y cloro se juntan en las condiciones adecuadas, como en una solución evaporante de agua salada, cada átomo de sodio cederá un electrón a un átomo de cloro. Esto convierte los átomos de sodio en iones de sodio, Na ⁺, y los átomos de cloro en iones cloruro, Cl ^—. Las cargas eléctricas opuestas se atraen, por lo que los iones sodio y los iones cloruro tenderán a pegarse entre sí, unidos por lo que se llaman enlaces iónicos.

No solo los iones sodio y cloruro tendrán una tendencia muy fuerte a unirse entre sí a través de enlaces iónicos, en la mayoría de las situaciones se organizarán naturalmente en una configuración donde no haya espacio desperdiciado ni energía desperdiciada. Esto los lleva a formar la red cristalina de la halita mineral. La halita es un mineral con la fórmula química NaCl, cloruro de sodio, en la que los enlaces entre los átomos son todos enlaces iónicos.

Mira el diagrama de halita que muestra los iones de sodio y cloruro dispuestos en la red cristalina. Todos los enlaces iónicos están en el mismo ángulo y la misma distancia, por lo que todos tienen la misma fuerza. Esta es la disposición de menor energía de los iones, la disposición más estable. Si alguno de los iones estuviera espaciado localizado en diferentes ángulos o a diferentes distancias, habría energía extra disponible. Esta energía extra conduciría a los iones hacia ángulos y distancias iguales entre sí, hasta que la energía extra se agote y los iones se dispusieran en su estado de energía más bajo. Es por ello que los minerales se forman, como una forma natural para que los átomos se dispongan en el estado de energía más bajo actualmente disponible para ellos.

Enlaces covalentes

Algunos elementos, como el carbono (C) y el silicio (Si) tienen una capa de valencia medio llena. (La capa de valencia es otro nombre para la capa externa, donde están los electrones más reactivos). Si un elemento como el carbono ganara 4 electrones o perdiera 4 electrones, tendría una capa de valencia completa. Sin embargo, es muy difícil que un átomo gane o pierda cuatro electrones —la barrera energética se vuelve demasiado fuerte. Por lo tanto, el carbono y el silicio, junto con algunos otros elementos, tienden a formar un tipo diferente de enlace en el que comparten sus electrones externos con otros átomos, que a su vez comparten sus electrones externos con el átomo de carbono (o silicio). Todos los átomos terminan con una capa externa completa de electrones, a pesar de que algunos o todos esos electrones están siendo compartidos con átomos vecinos. Este intercambio de electrones mantiene los átomos unidos entre sí. Este tipo de enlace químico se denomina enlace covalente.

No es raro que los enlaces covalentes sean relativamente fuertes. Un ejemplo extremo puede ser en diamante. El diamante es un mineral que consiste en nada más que átomos de carbono, por lo que su fórmula química es simplemente C. Cada átomo de carbono en la red cristalina del diamante está unido covalentemente a —compartiendo sus electrones de valencia con— cuatro átomos de carbono vecinos. Un cristal de diamante se mantiene unido por nada más que enlaces covalentes extremadamente fuertes en todas las direcciones, lo que hace que el diamante sea un mineral muy duro, el más duro conocido.

Bonos Metálicos

El oro forma un mineral natural de oro más o menos puro, Au, mantenido unido por otro tipo de enlace, el enlace metálico. Elementos metálicos como el oro y el cobre, cuando se unen con otros elementos metálicos, comparten algunos de sus electrones no sólo con átomos adyacentes, sino a lo largo de toda la sustancia. Es por ello que sustancias metálicas como el cobre, el oro y el aluminio hacen tan buenos conductores eléctricos, porque es muy fácil conseguir que los electrones “sueltos” respondan a través de toda la extensión del metal.

Enlaces de hidrógeno

Otro tipo de enlace químico que ocurre en algunos minerales es el enlace de hidrógeno. Los enlaces de hidrógeno son causados por los extremos positivo y negativo de las moléculas polares que se atraen entre sí lo suficientemente fuerte como para mantenerse unas a otras en posiciones fijas. Por ejemplo, las moléculas de agua pueden unirse a través de enlaces de hidrógeno para formar el mineral conocido como hielo. En una molécula de agua, H ₂ O, cada uno de los átomos de hidrógeno forma un enlace covalente con el átomo de oxígeno. Para formar los enlaces covalentes, cada átomo de hidrógeno comparte un par de electrones con el átomo de oxígeno. (Esto le da a todos los átomos de la molécula una capa externa completa de electrones). En la molécula los dos átomos de hidrógeno están unidos al átomo de oxígeno hacia un lado del átomo de oxígeno, en lugar de en extremos opuestos. Debido a que el átomo de oxígeno es tan electronegativo, los pares de electrones que comparte con los átomos de hidrógeno están sesgados hacia el núcleo del oxígeno. Esto deja una carga neta positiva en el lado de hidrógeno de la molécula y una carga neta negativa en el extremo de oxígeno de la molécula, dando como resultado que la molécula de agua sea una molécula polar, una molécula con un extremo positivo y un extremo negativo. Tales moléculas pueden formar enlaces de hidrógeno.

Si la temperatura es lo suficientemente baja, las moléculas de agua se moverán lo suficientemente lentamente como para asentarse en posiciones fijas entre sí, mantenidas unidas por enlaces de hidrógeno, formando hielo. En un cristal de hielo, las moléculas de agua han formado enlaces de hidrógeno al organizarse de manera que los extremos negativos de las moléculas de agua se orienten hacia los extremos positivos de otras moléculas de agua. El hielo es un mineral con una simetría de seis lados en su celosía cristalina. Los enlaces de hidrógeno entre las moléculas de agua en el hielo son relativamente débiles. Es por ello que el hielo se funde a una temperatura que no es muy alta en comparación con las temperaturas de fusión de los minerales mantenidos unidos por enlaces iónicos o covalentes.

Bonos Van Der Waals

Hay otro tipo de enlace químico a considerar, un tipo de enlace débil que ocurre en algunos minerales. Se llama el enlace van der Waals después de su descubridor. Los enlaces van der Waals se forman entre láminas paralelas o líneas paralelas de átomos, y son causados por las cargas eléctricas en las láminas o líneas de átomos que fluctúan y responden al flujo, por ejemplo, la carga eléctrica de parte de una lámina de átomos puede fluctúan y se vuelven más negativos. En respuesta, esto puede hacer que la lámina adyacente fluctúe hacia lo positivo. Habrá una atracción entre estas áreas positivas y negativas, tendiendo a mantener unidas las láminas de átomos. Las atracciones eléctricas cambian y fluctúan a medida que las cargas eléctricas cambian y fluctúan entre los átomos, pero a pesar de que las atracciones eléctricas no permanecen en un solo lugar por mucho tiempo, están ocurriendo en todo momento en algunas partes de la estructura paralela. El resultado es un efecto de unión débil, el vínculo van der Waals.

El grafito es un mineral que se mantiene unido, en parte, por los bonos van der Waals. El grafito consiste en láminas de átomos de carbono unidos covalentemente. Cada lámina de átomos de carbono está fuertemente unida en dos dimensiones a lo largo de la lámina. Pero en la tercera dimensión, solo los débiles enlaces van der Waals mantienen unidas las láminas de átomos de carbono. Es muy fácil conseguir que las hojas de grafito se descasquen unas de otras, tan fácil como escribir en un trozo de papel con un lápiz. Bajo un microscopio, se puede ver que las marcas de lápiz están hechas de muchas escamas diminutas de grafito.

Minerales de Silicato y el Tetraedro de

La mayoría de los minerales en la tierra son minerales de silicato. El bloque de construcción de los minerales de silicato, el componente esencial que los convierte en minerales de silicato, es el tetraedro de silicato. El tetraedro de silicato consiste en cuatro átomos de oxígeno dispuestos lo más cerca posible de un átomo de silicio central. El resultado es una forma piramidal conocida como tetraedro, con un átomo de oxígeno en cada uno de sus cuatro ápices. (Los ápices son los puntos en el tetraedro donde tres esquinas se unen.)

El átomo de silicio por sí mismo tiene cuatro electrones en su capa externa. En el tetraedro de silicato cada uno de esos cuatro electrones se comparte con uno de los cuatro átomos de oxígeno unidos. A su vez, cada átomo de oxígeno está compartiendo uno de los 6 electrones que tiene en su capa exterior.

El resultado es que el silicio en el centro del tetraedro tiene, en efecto, una capa externa completa con ocho electrones en él. Esos ocho electrones se comparten, en pares, con los cuatro átomos de oxígeno del tetraedro. Cada átomo de oxígeno en el tetraedro, a su vez, tendrá siete electrones en su capa externa —si no hay nada más en el sistema que el único átomo de silicio unido a los cuatro átomos de oxígeno. Esto dejaría a cada átomo de oxígeno un electrón por debajo de tener una capa externa completa de electrones.

Sin embargo, el oxígeno es un elemento fuertemente electronegativo, lo que significa que tiene la fuerza para atraer electrones de otros elementos a su núcleo en la mayoría de las situaciones. En un mineral, cada átomo de oxígeno en el tetraedro de silicato en realidad tendrá ocho electrones: los seis electrones que cada átomo de oxígeno tenía en su capa externa de electrones para empezar, el electrón que ganó al compartir un par de electrones en un enlace covalente con el átomo de silicio en el tetraedro, y uno más electrón de otro átomo (u otro pequeño grupo de átomos) en el mineral, fuera del tetraedro.

Los tetraedros de silicato son capaces de unirse con muchos elementos comunes en muchas disposiciones de celosía cristalina diferentes. Además, los tetraedros de silicato son capaces de unirse con otros tetraedros de silicato en una variedad de arreglos geométricos, incluyendo anillos, láminas, cadenas y redes tridimensionales.

¿POR QUÉ ESTUDIAR MINERALES?

¿Por qué estudiar minerales? Debido a que la tierra sólida está hecha casi en su totalidad de minerales, para entender la tierra debemos entender la naturaleza de los minerales, cómo se forman y cómo pueden analizarse como fuentes de información sobre la tierra y su historia. La mayoría de las rocas están hechas completamente de minerales, por lo que para comprender las rocas y el ciclo de las rocas en profundidad se requiere poder analizar, identificar e interpretar minerales.

Cada mineral contiene información sobre la química, presión y temperatura que estuvo presente, en o sobre la tierra, en el lugar y momento en que se formó el mineral. Por ejemplo, el diamante es un mineral, hecho de carbono puro, que solo se forma bajo las altas presiones que ocurren más profundamente en la tierra que el fondo de la corteza, en lugares donde concentraciones inusualmente altas de carbono están presentes en el manto terrestre. Podemos analizar los diamantes, y los otros minerales con los que coexistieron, para llegar a las temperaturas, presiones y química de estos sitios especiales en el manto de la tierra. Los diamantes actúan así como sondas de la tierra, trayéndonos información geológica de profundidades mucho mayores en la tierra de las que jamás podríamos cavar o perforar.

Los minerales comúnmente crecen en capas que se acrecientan sobre la superficie de partes del mineral formadas anteriormente. Si un mineral tiene una composición química variable que cambia a medida que cambia la química, la presión y la temperatura de su ambiente, se pueden analizar las capas de crecimiento mineral para rastrear las condiciones cambiantes en las que creció el mineral. Por ejemplo, analizar las capas en un cristal de feldespato en una roca volcánica puede revelar que el mineral creció a medida que el magma se enfriaba y luego se recalentaba mientras se mezclaba con un lote intruso de magma más caliente con una composición química diferente, lo que puede haber ocurrido justo antes de que el magma estallara en la tierra superficie y se enfrió rápidamente y solidificó como un flujo de lava.

Un mineral puede incorporar un elemento radiactivo a su estructura atómica a medida que cristaliza, y la desintegración del elemento en su producto hijo estable, que puede permanecer atrapado dentro del cristal, junto con la tasa de desintegración del elemento radiactivo, permite un análisis de los elementos en el mineral para ser utilizado para medir la edad del mineral. Es así como se miden muchas de las edades de los materiales geológicos.

Los minerales, por supuesto, proporcionan recursos para la construcción, la industria y la tecnología, desde cuarzo para hacer chips de silicio para computadoras (o para hacer vidrio para ventanas), hasta calcita para hacer cemento para mezcla de concreto, hasta arcilla para hacer cerámica; de hecho, hay cientos de minerales necesarios para producción de producciones y construcción de casas, caminos y edificios. Por lo tanto, algunos geólogos, conocidos como geólogos económicos, se especializan en ciertos minerales que son valiosos como recursos, y exploran la tierra para ubicar lugares donde el mineral se concentra y es accesible.

Las piedras preciosas y semipreciosas, como las esmeraldas, los diamantes y los rubíes (que son piedras preciosas) o los granates (que son semipreciosos) son todos minerales, al igual que el oro. La belleza y durabilidad de tales minerales, junto con las limitaciones a su abundancia, los hace valiosos para las personas. Incluso minerales comunes como el cuarzo son recolectados por algunas personas y puestos en exhibición, si se encuentran en forma de cristales hermosos o inusualmente coloridos.

¿Cuáles son las propiedades físicas de los minerales?

Las propiedades físicas de un mineral están controladas por su composición química (qué tipos de átomos consiste, y en qué proporciones) y su red cristalina (el patrón geométrico tridimensional en el que esos átomos están dispuestos y unidos entre sí).

No es casualidad que los cristales de cuarzo (SiO ₂) sean de seis lados, mientras que los cristales de halita (NaCl) son cúbicos. Esto se debe a la geometría de sus celosías cristalinas. Tampoco es casualidad que el cuarzo sea lo suficientemente duro como para rayar el vidrio y no se disuelva en agua en ningún grado visible, mientras que la halita no rayará el vidrio y se disolverá fácilmente en agua. Estas diferencias se deben a las diferentes composiciones químicas de los minerales. El sodio (Na) y el cloro (Cl), por su naturaleza química, rompen fácilmente sus enlaces y se convierten en iones disueltos en el agua. El silicio (Si) y el oxígeno (O) en cuarzo están unidos por fuertes enlaces, que no ceden fácilmente a la fuerza de disolución del agua.

Cada mineral exhibe un conjunto único de propiedades físicas. Por lo tanto, la tarea principal en la identificación de un mineral es determinar sus propiedades físicas. Las propiedades físicas que consideraremos son color, brillo, raya, escisión, fractura, dureza, forma cristalina y propiedades especiales seleccionadas.

Color

El color suele ser útil, pero no se debe confiar en él. Algunos minerales vienen en muchos colores diferentes. El cuarzo, por ejemplo, puede ser transparente, blanco, gris, marrón, amarillo, rosa, rojo o naranja. Así que el color puede ayudar, pero no confíe en el color como la propiedad determinante.

Lustre

Lustre es como la superficie de un mineral refleja la luz. No es lo mismo que el color, por lo que es crucial distinguir el lustre del color. Por ejemplo, un mineral descrito como “amarillo brillante” se está describiendo en términos de lustre (“brillante”) y color (“amarillo”), que son dos propiedades físicas diferentes. Los nombres estándar para el lustre incluyen metálico, vítreo, nacarado, sedoso, graso y opaco. A menudo es útil determinar primero si un mineral tiene un brillo metálico. Un brillo metálico significa brillante como metal pulido. Por ejemplo, las piezas pulidas limpiadas de cromo, acero, titanio, cobre y latón exhiben brillo metálico al igual que muchos otros minerales. De los lustros no metálicos, el vidrioso es el más común y significa que la superficie del mineral refleja la luz como el vidrio. El brillo nacarado es importante para identificar los feldespatos, que son el tipo de mineral más común. El lustre nacarado se refiere a una sutil irridescencia o juego de colores en la luz reflejada, de la misma manera que las perlas reflejan la luz. Sedoso significa relacionar la luz con un brillo similar a la seda. El lustre grasiento se parece al brillo de la grasa de tocino solidificada. Los minerales con brillo opaco reflejan muy poca luz. Identificar el brillo requiere un poco de práctica. Recuerda distinguir el lustre del color.

Raya

La raya es el color del mineral como un polvo. Se determina rascando un mineral contra una placa de rayas y comprobando el color de la racha dejada atrás. La veta, el color del mineral como polvo, puede ser diferente de todo el color mineral.

Escote

Un mineral que se rompe naturalmente en superficies perfectamente planas está exhibiendo escisión. No todos los minerales tienen escote. Una escisión representa una dirección de debilidad en la red cristalina. Las superficies de escisión se pueden distinguir por la forma en que reflejan consistentemente la luz, como si estuvieran pulidas, lisas y uniformes. Las propiedades de escisión de un mineral se describen en términos del número de escisiones y, si hay más de una escisión, los ángulos entre las escisiones. El número de escisiones es el número o direcciones en las que se escinde el mineral. Un mineral puede exhibir 100 superficies de escisión paralelas entre sí. Éstos representan una sola escisión porque las superficies están todas orientadas en la misma dirección. El número posible de escisiones que un mineral puede tener son 1,2,3,4, o 6. Si hay más de 1 escisión presente, y no se dispone de un dispositivo para medir ángulos, simplemente indique si las escisiones se cruzan a 90° o no 90°.

Para ver el escote mineral, sostenga el mineral bajo una luz fuerte y muévalo, muévalo un poco más, para ver cómo los diferentes lados reflejan la luz. Una dirección de escisión se mostrará como un brillo de luz suave, brillante y uniformemente brillante reflejado por un conjunto de superficies paralelas sobre el mineral.

Fractura

Todos los minerales tienen fractura. La fractura es la rotura, que ocurre en direcciones que no son direcciones de escisión. Algunos minerales, como el cuarzo, no tienen ningún tipo de escisión. Cuando un mineral sin escote se rompe por un martillo, se fractura en todas direcciones. Se dice que el cuarzo presenta fractura concoidal. La fractura concoidal es la forma en que un grueso trozo de vidrio se rompe con crestas concéntricas curvadas en las superficies rotas. Sin embargo, algunos cristales de cuarzo tienen tantos defectos que en lugar de exhibir fractura concoidal simplemente presentan fractura irregular. Fractura irregular es un término estándar para fracturas que no presentan ninguna de las cualidades de los otros tipos de fracturas. En la geología introductoria, los tipos clave de fractura a recordar son irregulares, que exhiben la mayoría de los minerales, y concoidales, que se ven en cuarzo.

Dureza

La dureza es la resistencia con la que un mineral resiste que su superficie sea raspada o perforada. Al trabajar con muestras manuales sin herramientas especializadas, la dureza mineral se especifica por la escala de dureza de Mohs. La escala de dureza de Mohs se basa en 10 minerales de referencia, desde el talco el más suave (dureza Mohs de 1), hasta el diamante el más duro (dureza Mohs de 10). Es una escala relativa, o no lineal. Una dureza de 2.5 simplemente significa que el mineral es más duro que el yeso (dureza Mohs de 2) y más blando que la calcita (dureza Mohs de 3). Para comparar la dureza de dos minerales ver qué mineral rasguña la superficie del otro.

Forma de Cristal

Todos los minerales son cristalinos, pero sólo algunos tienen la oportunidad de exhibir las formas de sus cristales, sus formas cristalinas. Muchos minerales en un laboratorio introductorio de geología no exhiben su forma cristalina. Si un mineral tiene espacio mientras crece, puede formar cristales naturales, con una forma cristalina que refleja la geometría de la red cristalina interna del mineral. La forma de un cristal sigue la simetría de su celosía cristalina. El cuarzo, por ejemplo, forma cristales de seis lados, mostrando la simetría hexagonal de su celosía cristalina. Hay dos factores complicadores que hay que recordar aquí: (1) los minerales no siempre forman bonitos cristales cuando crecen, y (2) una cara cristalina es diferente de una superficie de escisión. Se forma una cara cristalina durante el crecimiento del mineral. Se forma una superficie de escisión cuando se rompe el mineral.

Propiedades Especiales

Hay algunas propiedades que sólo ayudan a distinguir un pequeño número de minerales, o incluso un solo mineral. Un ejemplo de tal propiedad especial es la reacción efervescente de la calcita a una solución débil de ácido clorhídrico (5% HCl). La calcita esfuma o efervescente a medida que la solución de HCl la disuelve y crea gas CO ₂. La calcita es fácil de identificar incluso sin probar la reacción al HCl, por su dureza, brillo y escisión.

Otra propiedad especial es el magnetismo. Esto se puede probar viendo si un pequeño imán responde al mineral. El mineral más común que es fuertemente magnético es la magnetita mineral. Una propiedad especial que aparece en alguna muestra de feldespato plagioclasa es su tendencia a exhibir estrías en las superficies de escisión. Las estrías son perfectamente rectas, finas, líneas paralelas. Se puede requerir un aumento para ver las estrías en las superficies de escisión de plagioclasa. Otras propiedades especiales se pueden encontrar sobre una base mineral a mineral.

Cómo identificar minerales

Primero, necesitas buena luz y una lente de mano o lupa. Una lente de mano es una pequeña lupa de doble lente que tiene una potencia de aumento de al menos 8X y se puede comprar en algunas librerías y tiendas de naturaleza.

Los minerales se identifican en base a sus propiedades físicas, las cuales han sido descritas en el apartado anterior. Para identificar un mineral, lo miras de cerca. De un vistazo, la calcita y el cuarzo se ven similares. Ambos suelen ser incoloros, con un brillo vítreo. Sin embargo, sus otras propiedades son completamente diferentes. El cuarzo es mucho más duro, lo suficientemente duro como para rayar el vidrio. La calcita es suave y no rayará el vidrio. El cuarzo no tiene escote mineral y se fractura de la misma manera irregular que se rompe el vidrio. La calcita tiene tres direcciones de escisión que se encuentran en ángulos distintos a 90°, por lo que se rompe en piezas sólidas con lados perfectamente planos, lisos y brillantes.

Al identificar un mineral, debes:

1. Míralo de cerca en todos los lados visibles para ver cómo refleja la luz
2. Probar su dureza
3. Identificar su escisión o fractura
4. Nombra su brillo
5. Evaluar cualquier otra propiedad física necesaria para determinar la identidad del mineral

En las tablas de minerales que acompaña a esta sección, los minerales se agrupan según su brillo y color. También se clasifican en función de su dureza y su escisión o fractura. Si puedes identificar varias de estas propiedades físicas, puedes identificar el mineral.

PREGUNTAS DE REFLEXIÓN

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