Ejercicios: Los minerales: concepto y propiedades

La imagen muestra seis minerales comunes numerados. Elegí tres de ellos, describí su brillo, su color y la forma de sus cristales, y tratá de identificarlos con la ayuda de una guía de minerales.

Definí qué es la dureza de un mineral y explicá qué significa que el talco tenga dureza 1 y el diamante dureza 10 en la escala de Mohs.

¿Qué es la raya de un mineral y cómo se obtiene? Explicá por qué la raya es una propiedad más fiable que el color para identificar un mineral.

Nombrá las cuatro propiedades que se usan normalmente para identificar un mineral (dureza, brillo, color y raya) y describí en una frase en qué consiste cada una.

Explicá qué es el brillo de un mineral y la diferencia entre brillo metálico y no metálico, poniendo un ejemplo de mineral para cada tipo.

¿Qué es la escala de Mohs? Nombrá el mineral más blando y el más duro de la escala y explicá cómo se usa para comparar durezas.

Explicá qué significa que un mineral tiene «estructura cristalina ordenada» y poné un ejemplo de cristal que hayas podido ver, en la naturaleza, en un museo o en el laboratorio.

Razoná si estos materiales son minerales, aplicando la definición: un trozo de ámbar con un insecto dentro, un cristal de cuarzo recogido en la montaña, una perla y la sal gema de una mina.

Ordená de más blando a más duro estos minerales de la escala de Mohs: cuarzo (7), yeso (2), diamante (10) y calcita (3). Después, respondé: un mineral desconocido raya a la calcita pero es rayado por el cuarzo; ¿entre qué valores está su dureza?

Disponés de tu uña (dureza aproximada 2,5), una moneda de cobre (3) y una navaja de acero (5,5). Describí cómo usarías estos tres objetos para estimar la dureza de un mineral desconocido, poniendo un ejemplo concreto.

Una muestra de cuarzo es blanca y lechosa y otra es violeta (amatista), pero ambas son el mismo mineral. Explicá cómo es posible y qué otras propiedades, además del color, confirmarían que las dos son cuarzo.

Un mineral desconocido raya a una moneda de cobre (dureza 3) pero no consigue rayar una navaja de acero (dureza 5,5). ¿Entre qué valores está su dureza? Razoná si podría ser yeso (dureza 2) o fluorita (dureza 4).

Dos minerales blancos se parecen mucho: el yeso (dureza 2) y la calcita (dureza 3). Disponés solo de tu uña (dureza 2,5) y de una moneda de cobre (dureza 3). Describí una prueba para distinguirlos y qué resultado esperarías de cada uno.

Describí cómo se obtiene la raya de un mineral con una placa de porcelana sin pulir y razoná qué ocurre si el mineral es más duro que la placa: ¿dejará raya? ¿Qué conclusión sacás en ese caso?

La mica se deshace en láminas finas y la calcita se rompe en bloques de formas regulares. Explicá qué nos dicen esas roturas tan ordenadas sobre la estructura interna de esos minerales.

De esta lista —talco (1), yeso (2), calcita (3), cuarzo (7) y diamante (10)— indicá qué minerales podés rayar con la uña (dureza 2,5) y cuáles rayan el vidrio de una ventana (dureza 5,5), explicando cómo lo dedujiste.

Una muestra tiene brillo metálico, color dorado, raya negra verdosa y raya al vidrio. Un compañero afirma que es oro. Usá las propiedades citadas para argumentar que se trata de pirita, «el oro de los tontos», y señalá otras dos propiedades que comprobarías para confirmarlo.

Tenés sobre la mesa dos parejas de minerales que se confunden con facilidad: una pareja de aspecto dorado y brillo metálico (pirita y oro) y otra de aspecto blanquecino y brillo vítreo (cuarzo y calcita).

1. a) Explicá por qué el color y el brillo no son propiedades diagnósticas suficientes para distinguir los minerales en ninguna de las dos parejas.
2. b) Diseñá una estrategia de identificación indicando qué prueba específica (raya o dureza) aplicarías a cada pareja para diferenciarlas sin error, y predecí el resultado exacto que obtendrías en cada caso.

El grafito y el diamante están formados exclusivamente por átomos de carbono puro, pero presentan propiedades radicalmente opuestas: el grafito se desgasta al frotarlo con papel y tiene dureza 1, mientras que el diamante tiene dureza 10 y raya a cualquier otro mineral.

1. a) Explicá, relacionando la disposición de sus átomos y el tipo de unión entre ellos, por qué el grafito es tan blando y exfoliante mientras que el diamante es extremadamente duro.
2. b) A partir de este ejemplo, refutá con argumentos científicos la siguiente afirmación: «Dos muestras minerales que posean exactamente la misma composición química tendrán siempre la misma dureza y las mismas propiedades físicas».

Te entregan en el laboratorio tres minerales desconocidos (A, B y C) y disponés de este material: lupa, placa de porcelana blanca, tu uña (dureza 2,5), una moneda de cobre (dureza 3,0) y una navaja de acero (dureza 5,5).

1. a) Diseñá el protocolo experimental ordenando las pruebas de menor a mayor impacto físico sobre las muestras y justificá por qué es imprescindible seguir ese orden.
2. b) Tras aplicar tu protocolo, obtenés estos resultados:

• Muestra A: brillo vítreo; raya blanca; no la raya la uña, pero sí la moneda de cobre.

• Muestra B: brillo metálico; raya negra verdosa; raya a la navaja de acero.

• Muestra C: brillo sedoso; se raya fácilmente con la uña.

Determiná el intervalo de dureza de cada muestra en la escala de Mohs y deducí, justificando tu respuesta, cuál corresponde a calcita, cuál a yeso y cuál a pirita.

En el laboratorio escolar se borraron las etiquetas de cuatro muestras minerales: magnetita, calcita, azufre y halita. Para identificarlas, tenés que recurrir a sus propiedades especiales.

1. a) Diseñá una prueba sencilla y no destructiva para identificar con seguridad la magnetita y otra para el azufre, describiendo qué fenómeno vas a observar en cada una.
2. b) Un alumno propone identificar la halita probando su sabor con la lengua y la calcita vertiendo un frasco de ácido clorhídrico concentrado sobre ella. Justificá críticamente por qué ambas propuestas son incorrectas en un laboratorio y planteá una alternativa más segura para verificar cada una.

La obsidiana (vidrio volcánico natural) y el cristal de cuarzo son sólidos inorgánicos de origen natural formados principalmente por dióxido de silicio. Sin embargo, en geología el cuarzo se clasifica como mineral y la obsidiana no.

1. a) Justificá por qué la obsidiana no cumple la definición científica de mineral a pesar de ser un producto natural, inorgánico y sólido.
2. b) Si golpeás ambas muestras con un martillo geológico, predecí cómo se romperá cada una (tipo de rotura o fractura) y explicá la relación que existe entre su comportamiento mecánico y su estructura atómica interna (ordenada o desordenada).

Un comerciante de piedras preciosas sospecha que un lote de «rubíes» contiene piezas falsas fabricadas con cuarzo teñido de rojo o con vidrio rojo. Sabiendo que el rubí es una variedad del mineral corindón (dureza 9 en la escala de Mohs) y el cuarzo tiene dureza 7:

1. a) Proponé un método físico basado en la dureza que permita distinguir un auténtico rubí de una falsificación de cuarzo o vidrio sin destruir la gema. Justificá tu propuesta.
2. b) El corindón común no se usa en joyería, sino en la industria como abrasivo para pulir y cortar otros materiales. Justificá qué propiedad física comparten el rubí joyero y el corindón industrial que explica su enorme utilidad en ambos campos tan distintos.

Un vendedor ambulante ofrece un «diamante» a muy buen precio, pero la piedra resulta rayada por una navaja de acero (dureza 5,5). Demostrá, razonando con la escala de Mohs, que la piedra no puede ser un diamante, y explicá qué otra prueba podrías hacer para confirmarlo.