Objetivos de la lección
- Describir las características que comparten todos los minerales.
- Identificar los grupos en los que se clasifican los minerales y sus características.
Vocabulario
- compuesto químico
- cristal
- inorgánico
- mineral
- silicatos
Introducción
Los minerales se clasifican en función de su composición química. Debido a las similitudes en la composición, los minerales dentro de un mismo grupo pueden tener características similares.
¿Qué es un mineral?
¡Los minerales están en todas partes! La Figura 2.1 a continuación muestra algunos artículos domésticos comunes y los minerales utilizados para fabricarlos. La sal que se rocía sobre los alimentos es el mineral halita. La plata en joyería también es un mineral. Los bates de béisbol y los cuadros de bicicleta contienen minerales. Aunque el vidrio no es un mineral, se produce a partir del mineral cuarzo. Los científicos han identificado más de 4.000 minerales en la corteza terrestre. Algunos son comunes, pero muchos son poco comunes.
Figura 2.1: La plata y la halita son minerales; el cuarzo mineral se usa para hacer vidrio.
Los geólogos tienen una definición muy específica de minerales. Un material se caracteriza como mineral si cumple todos los siguientes rasgos. Un mineral es un sólido cristalino inorgánico. Un mineral se forma mediante procesos naturales y tiene una composición química definida. Los minerales se pueden identificar por sus propiedades físicas características tales como estructura cristalina, dureza, vetas y escisión.
Sólido cristalino
Los minerales son sólidos cristalinos. Un cristal es un sólido en el que los átomos están dispuestos en un patrón regular y repetitivo (Figura 2.2 a continuación). El patrón de átomos en diferentes muestras del mismo mineral es el mismo. ¿Es el vidrio un mineral? Sin una estructura cristalina, incluso el vidrio natural no es un mineral.
Figura 2.2 Iones de sodio (bolas violetas) unirse con iones de cloruro (bolas verdes) para hacer sal de mesa (halita). Todos los granos de sal que se encuentran en un salero tienen esta estructura cristalina.
Sustancias inorgánicas
Las sustancias orgánicas son los compuestos a base de carbono producidos por los seres vivos y incluyen proteínas, carbohidratos y aceites. Las sustancias inorgánicas tienen una estructura que no es característica de los cuerpos vivos. El carbón está hecho de restos vegetales y animales. ¿Es un mineral? El carbón es una roca clasificada como sedimentaria pero no es un mineral.
Procesos naturales
Los minerales se obtienen por procesos naturales, los que ocurren en o sobre la Tierra. Un diamante creado en las profundidades de la corteza terrestre es un mineral. ¿Es un diamante creado en un laboratorio colocando carbono a altas presiones un mineral? No. No compre un «diamante» de laboratorio para joyería sin darse cuenta de que técnicamente no es un mineral.
Composición química
Casi toda (98,5%) de la corteza terrestre está hecha de solo ocho elementos: oxígeno, silicio, aluminio, hierro, calcio, sodio, potasio y magnesio, y estos son los elementos que componen la mayoría de los minerales.
Todos los minerales tienen una composición química específica. La plata mineral está formada únicamente por átomos de plata y el diamante está formado únicamente por átomos de carbono, pero la mayoría de los minerales están formados por compuestos químicos.Cada mineral tiene su propia fórmula química. La halita, que se muestra en la Figura 2.2 anterior, es NaCl ). El cuarzo siempre está formado por dos átomos de oxígeno unidos a un átomo de silicio, SiO2. Si un mineral contiene cualquier otro elemento en su estructura cristalina, no es cuarzo.
Un mineral duro que contiene carbono unido covalentemente es el diamante. , pero un mineral más suave que también contiene calcio y oxígeno junto con carbono es la calcita (Imagen siguiente).
La estructura de la calcita muestra la relación de calcio (Ca), carbono (C) y oxígeno (O).
Algunos minerales tienen una variedad de composición química. La olivina siempre tiene silicio y oxígeno, así como hierro o magnesio o ambos, (Mg, Fe) 2SiO4.
Propiedades físicas
Las propiedades físicas de los minerales incluyen:
- Color: el color del mineral.
- Rayas: el color del polvo del mineral.
- Lustre: la forma en que la luz se refleja en la superficie del mineral.
- Gravedad específica: qué tan pesado es el mineral en relación con el mismo volumen de agua.
- Escisión: la tendencia del mineral a romperse a lo largo de superficies planas.
- Fractura: el patrón en qué minerales rompe.
- Dureza: qué minerales puede rayar y qué minerales pueden rayarlo.
En la lección se describe cómo se utilizan las propiedades físicas para identificar los minerales sobre la formación de minerales.
Grupos de minerales
Los minerales se dividen en grupos según su composición química. La mayoría de los minerales encajan en uno de los ocho grupos de minerales.
Minerales de silicato
Los aproximadamente 1,000 minerales de silicato constituyen más del 90% de la corteza terrestre. Los silicatos son, con mucho, el grupo de minerales más grande. El feldespato y el cuarzo son los dos minerales de silicato más comunes. Ambos son minerales formadores de rocas extremadamente comunes.
El bloque de construcción básico para todos los minerales de silicato es el tetraedro de sílice, que se ilustra en la Figura siguiente. Para crear la amplia variedad de minerales de silicato, esta estructura en forma de pirámide a menudo está unida a otros elementos, como calcio, hierro y magnesio.
Un átomo de silicio se une a cuatro átomos de oxígeno para formar un tetraedro de sílice.
Los tetraedros de sílice se combinan de seis formas diferentes para crear diferentes tipos de silicatos (Figura debajo). Los tetraedros pueden ser independientes, formar círculos conectados llamados anillos, enlazarse en cadenas simples y dobles, formar grandes láminas planas de pirámides o unirse en tres dimensiones.
Las diferentes formas en que los tetraedros de sílice pueden unirse hacen que estos dos minerales se vean muy diferentes.
Elementos nativos
Elementos nativos contienen átomos de un solo tipo de elemento. En esta categoría solo se encuentra una pequeña cantidad de minerales. Algunos de los minerales de este grupo son raros y valiosos. El oro, la plata, el azufre y el diamante son ejemplos de elementos nativos.
Carbonatos
La estructura básica del carbonato es un átomo de carbono unido a tres átomos de oxígeno. Los carbonatos incluyen otros elementos, como calcio, hierro y cobre. La calcita (CaCO3) es el mineral de carbonato más común (Figura siguiente).
La calcita es el carbonato más común mineral.
La azurita y la malaquita, que se muestran en la figura siguiente, son carbonatos que contienen cobre en lugar de calcio.
Dos minerales de carbonato: (a) azurita azul profundo y (b) malaquita verde opaca.
Haluros
Minerales haluros son sales que se forman cuando el agua salada se evapora. La halita es un mineral de haluro, pero la sal de mesa no es el único haluro. Los elementos químicos conocidos como halógenos (flúor, cloro, bromo o yodo) se unen con varios átomos metálicos para formar haluros minerales (consulte la figura siguiente).
La fluorita es un haluro que contiene calcio y flúor.
Óxidos
Los óxidos contienen uno o dos elementos metálicos combinados con oxígeno. Muchos metales importantes se encuentran en forma de óxidos. La hematita (Fe2O3), con dos átomos de hierro a tres átomos de oxígeno, y la magnetita (Fe3O4) (Figura siguiente), con tres átomos de hierro a cuatro átomos de oxígeno, son ambos óxidos de hierro.
La magnetita es el mineral más magnético. La magnetita atrae o repele a otros imanes.
Fosfatos
Los minerales de fosfato son similares en estructura atómica a los minerales de silicato. En los fosfatos, el fósforo, el arsénico o el vanadio se unen al oxígeno para formar un tetraedro. Hay muchos minerales diferentes en el grupo de los fosfatos, pero la mayoría son raros (Figura siguiente).
La turquesa es un mineral de fosfato que contiene cobre, aluminio y fósforo.
Sulfatos
Los minerales de sulfato contienen átomos de azufre unidos a átomos de oxígeno. Como los haluros, se forman donde se evapora el agua salada. El grupo de los sulfatos contiene muchos minerales diferentes, pero solo unos pocos son comunes.
El yeso es un sulfato común con una variedad de apariencias (Figura siguiente). Se han encontrado unos gigantescos cristales de yeso de 11 metros. ¡Eso es tan largo como un autobús escolar!
Aunque los cristales naranjas de la izquierda no se parecen en nada a los arenas blancas a la derecha, tanto los cristales como las arenas son yeso.
Sulfuros
Los sulfuros se forman cuando los elementos metálicos se combinan con el azufre. A diferencia de los sulfatos, los sulfuros no contienen oxígeno. La pirita, o sulfuro de hierro, es un mineral de sulfuro común conocido como oro de los tontos. La gente puede confundir la pirita con el oro porque los dos minerales son brillantes, metálicos y de color amarillo.
Resumen de la lección
- Para que una sustancia sea un mineral, debe ser un sólido cristalino, inorgánico y natural que tiene una composición química y una estructura cristalina características.
- Los átomos de los minerales están dispuestos en patrones regulares y repetidos que se pueden usar para identificar ese mineral.
- Los minerales se dividen en grupos según su composición química.
- La característica química de cada grupo es: elementos nativos: solo un elemento; silicatos – tetraedro de sílice; fosfatos – tetraedro de fosfato; carbonatos: un átomo de carbono con tres átomos de oxígeno; haluros: un halógeno unido a un átomo metálico; óxidos: un metal combinado con oxígeno; sulfatos: azufre y oxígeno; sulfuros: metal con azufre, sin oxígeno.
Preguntas de repaso
- ¿Qué es un cristal?
- ¿Qué elementos contienen todos los minerales de silicato?
- La obsidiana es un vidrio que se forma cuando la lava se enfría tan rápido que los átomos no tienen la oportunidad de organizarse en cristales. ¿Es la obsidiana un cristal? Explique su razonamiento.
- ¿Cuáles son los ocho grupos principales de minerales?
- ¿Qué es igual en todos los minerales del grupo de silicatos? ¿Qué tienen de diferente?
- Una muestra tiene una composición química con una proporción de dos átomos de hierro por tres átomos de oxígeno. Otra muestra tiene una composición química con una proporción de tres átomos de hierro por cuatro átomos de oxígeno. Contienen los mismos elementos: ¿Son el mismo mineral?
- ¿En qué se diferencia el grupo de minerales de elementos nativos de todos los demás grupos de minerales?
- En un viaje al museo de historia natural encuentras dos minerales que son de color similar. Puede ver en sus fórmulas químicas que un mineral contiene los elementos zinc, carbono y oxígeno. El otro mineral contiene los elementos zinc, silicio, oxígeno e hidrógeno. Tu amigo te dice que los minerales están en el mismo grupo de minerales. ¿Estás de acuerdo? Explique su razonamiento.
Lecturas adicionales / Enlaces complementarios
Puntos a considerar
- ¿Por qué es la obsidiana, un vidrio natural que se forma a partir de ¿Lava fría, no un mineral?
- ¿Por qué los diamantes se fabrican en un laboratorio y no son minerales?
- ¿Es el carbón, formado principalmente a partir de plantas en descomposición, un mineral? ¿Es una roca?
- Los artistas solían moler el mineral azurita para hacer pigmentos de colores para pinturas. ¿La azurita en polvo sigue siendo cristalina?
