jueves, 13 de septiembre de 2012

LOS MINERALES

 
¿QUE ES UN MINERAL?

La corteza dura de la tierra, no está formada por masas homogéneas, la capa externa del globo terrestre se compone por el contrario de materias muy diversas, de constituyentes heterogéneos. Estos se engloban bajo el nombre de rocas; si observamos una roca detenidamente, vemos que está formada por un acumulo de minerales que son cuerpos homogéneos, tanto física como químicamente, cuya composición química y propiedades están, por lo general, bien definidas y constantes en cualquier parte del mundo, siendo de consistencia sólida (salvo una excepción: el Mercurio), que han surgido de forma natural.

Por tanto para que una sustancia material terrestre se considere mineral, debe presentar las siguientes características:

1. Formados naturalmente: Los minerales se forman a través de procesos naturales dentro de la tierra, tales como erupciones volcánicas, precipitaciones de un sólido hacia un líquido y desgastamiento de minerales pre-existentes. Actualmente, científicos, ingenieros y fabricantes sintetizan varias cerámicas, plásticos y otras sustancias con una composición y estructura química específica, pero ninguna de estas sustancias sintéticas está considerada como un mineral verdadero.

2. Sólidos: Los líquidos y los gases no están considerados como minerales, en gran medida porque su estructura está constantemente cambiando, lo cual quiere decir que no tienen una estructura de cristal característica.

3. Formado a través de un proceso inorgánico: Cualquier material producido a través de actividad orgánica - como hojas de árboles, huesos, conchas, o tejido animal - no se considera un mineral. Aunque en algún momento fueron materia viva, los tejidos vivos de los fósiles, generalmente, han sido reemplazados por un proceso inorgánico después de ser enterrados. Por consiguiente, se los considera también compuestos de minerales.

4. Composición química específica: La mayoría de los minerales existen en la tierra como compuestos químicos, cuya composición puede ser expresada con una fórmula química. La fórmula química de la sal, o hálito, es NaCl, lo cual quiere decir que cada molécula de sal consiste en un átomo de sodio (Na) y un átomo de cloro (Cl). Otros minerales comunes tienen fórmulas mucho más complicadas, como la muscovita (KAl2(AlSi3O10)(OH)2). Algunos minerales como el grafito, está compuesto de un sólo tipo de átomo (carbón en este caso); por consiguiente, la fórmula química del grafito se escribe simplemente con una C. Todos los minerales están definidos por su composición química. Si tratásemos de cambiar la composición de la muscovita, reemplazando el aluminio con hierro y magnesio, por ejemplo, terminaríamos con un mineral totalmente nuevo y diferente llamado biotita.


De manera contraria, muchos minerales contienen impurezas y estas impurezas pueden variar. El cuarzo, por ejemplo, cuya fórmula química es SiO2, generalmente, no tiene ningún color en su forma pura. La presencia de una pequeña cantidad de titanio (Ti), sin embargo, causa una coloración rosácea que se traduce en el cuarzo rosado, como se puede apreciar en la foto de la derecha. La cantidad de titanio relativa a la cantidad de silicona y oxígeno es mínima, de manera que ello está considerado como una impureza, en vez de un cambio en la composición química. En otras palabras, el cuarzo rosado sigue siendo considerado un cuarzo. De la misma manera, la piedra preciosa amatista es una forma de cuarzo que adquiere un color morado por la presencia de la impureza del hierro (Fe).


No fue hasta los años 1900, que los científicos pudieron determinar la composición química específica de los minerales. La invención del espectómetro de masa, de microscopios cada vez más poderosos y del uso de técnicas de difracción, permitió el tipo de análisis altamente detallado que resultó en el desarrollo de la ciencia de la mineralogía.

5. Estructura de cristal característica: Nicolas Steno, un holandés contemporáneo de Isaac Newton, hizo una importante contribución a la mineralogía, en 1669, cuando observó que los ángulos de los lados de los cristales de cuarzo permanecían constantes, sin importar cuán grandes eran los cristales o cuándo habían sido formados. Hoy en día sabemos que la Ley de Ángulos Interfaciales de Steno sobre la apariencia externa de los cristales, refleja un arreglo interno y regular de los átomos. Estos ángulos permanecen constantes en los lados de los cristales de cuarzo, porque cada uno de estos cristales de cuarzo está hecho de los mismos átomos: un átomo de silicio por cada dos átomos de oxígeno, lo cual se escribe con la fórmula molecular SiO2.

La composición química de un mineral está reflejada en un arreglo regular y repetitivo de los átomos, que se llama la estructura de cristal de un mineral. La estructura de cristal del hálito se puede ver a continuación. La estructura interna (a la izquierda) está reflejada en una forma de cristal externa de manera consistente (a la derecha), tal como lo observó Steno. La forma cúbica de los cristales de sal refleja claramente el ángulo derecho de los enlaces químicos entre los átomos Na y Cl de su estructura atómica.




Lo más importante es que la estructura se repite. A medida que el hálito de cristal se quiebra en piezas más pequeñas, retiene su estructura cúbica. Si usted observa un puñado de sal de mesa bajo un microscopio, confirmará que es así.

El par de minerales diamante-grafito es un ejemplo extremo de la importancia de la estructura de cristal. Estos dos minerales muy diferentes entre sí, tienen exactamente la misma fórmula química, pero la estructura de cristal de ambos minerales es muy diferente. En el grafito los átomos carbónicos están unidos en un plano liso. Estas capas de carbón están vagamente unidas por fuerzas de atracción débiles. Sin embargo, las fuerzas atractivas entre las capas pueden ser rotas fácilmente, permitiendo que se deslicen unas al lado de otras. Por consiguiente, el grafito es un mineral blando y resbaladizo que se usa comúnmente como lubricante de máquinas. Cuando se frota grafito contra otro material, como un pedazo de papel, éste deja una huella de pequeñas capas que se han ido soltando, razón por la cual también se usa en los lápices.

En comparación, en un diamante cada átomo carbónico está poderosamente unido a cuatro átomos carbónicos que lo rodean en una estructura tridimensional. Esto crea la sustancia natural más dura del planeta. La estructura de cada uno de estos minerales es crucial para determinar sus propiedades físicas.


  
El grafito tiene un brillo metálico, es blando, y se rompe fácilmente en delgadas capas.
Un cristal de diamante entero es claro y es la sustancia conocida más dura.


La estructura atómica interna del grafito y el diamante, que se muestra aquí, explica las propiedades de estos dos minerales.


La estructura interna del grafito muestra enlaces fuertes dentro de los planos y fuerzas débiles entre ellos.
La estructura interna del diamante muestra enlaces igualmente fuertes en todas las direcciones.


NOTA:
El ser humano, que apareció hace unos 4 millones de años, comenzó a usar los minerales 20.000 ó 30.000 años atrás, a fines del Paleolítico. Los minerales se integraron a la cultura humana a través del uso de las "piedras" duras (pedernal, calcedonia y cuarzo, entre otras) para la defensa, la caza de animales y la fabricación de herramientas u otros utensilios. Desde ahí nuestra relación con ellos ha sido inseparable.