Exercicis: Els minerals: concepte i propietats

La imatge mostra sis minerals habituals numerats. Tria'n tres, descriu la seva lluentor, el seu color i la forma dels seus cristalls, i intenta identificar-los amb l'ajuda d'una guia de minerals.

Defineix què és la duresa d'un mineral i explica què significa que el talc tingui duresa 1 i el diamant duresa 10 en l'escala de Mohs.

Què és la ratlla d'un mineral i com s'obté? Explica per què la ratlla és una propietat més fiable que el color per identificar un mineral.

Anomena les quatre propietats que s'utilitzen normalment per identificar un mineral (duresa, lluentor, color i ratlla) i descriu en una frase en què consisteix cadascuna.

Explica què és la lluentor d'un mineral i la diferència entre lluentor metàl·lica i no metàl·lica, posant un exemple de mineral per a cada tipus.

Què és l'escala de Mohs? Anomena el mineral més tou i el més dur de l'escala i explica com s'utilitza per comparar dureses.

Explica què significa que un mineral té «estructura cristal·lina ordenada» i posa un exemple de cristall que hagis pogut veure, a la natura, en un museu o al laboratori.

Raona si aquests materials són minerals, aplicant la definició: un tros d'ambre amb un insecte a dins, un cristall de quars recollit a la muntanya, una perla i la sal gemma d'una mina.

Ordena de més tou a més dur aquests minerals de l'escala de Mohs: quars (7), guix (2), diamant (10) i calcita (3). Després, respon: un mineral desconegut ratlla la calcita però és ratllat pel quars; entre quins valors està la seva duresa?

Disposes de la teva ungla (duresa aproximada 2,5), una moneda de coure (3) i un ganivet d'acer (5,5). Descriu com utilitzaries aquests tres objectes per estimar la duresa d'un mineral desconegut, posant un exemple concret.

Una mostra de quars és blanca i lletosa i una altra és violeta (amatista), però totes dues són el mateix mineral. Explica com és possible i quines altres propietats, a més del color, confirmarien que totes dues són quars.

Un mineral desconegut ratlla una moneda de coure (duresa 3) però no aconsegueix ratllar un ganivet d'acer (duresa 5,5). Entre quins valors està la seva duresa? Raona si podria ser guix (duresa 2) o fluorita (duresa 4).

Dos minerals blancs s'assemblen molt: el guix (duresa 2) i la calcita (duresa 3). Disposes només de la teva ungla (duresa 2,5) i d'una moneda de coure (duresa 3). Descriu una prova per distingir-los i quin resultat esperaries de cadascun.

Descriu com s'obté la ratlla d'un mineral amb una placa de porcellana sense polir i raona què passa si el mineral és més dur que la placa: deixarà ratlla? Quina conclusió en treus en aquest cas?

La mica es desfà en làmines fines i la calcita es trenca en blocs de formes regulars. Explica què ens diuen aquests trencaments tan ordenats sobre l'estructura interna d'aquests minerals.

D'aquesta llista —talc (1), guix (2), calcita (3), quars (7) i diamant (10)— indica quins minerals pots ratllar amb l'ungla (duresa 2,5) i quins ratllen el vidre d'una finestra (duresa 5,5), explicant com ho has deduït.

Una mostra té lluentor metàl·lica, color daurat, ratlla negra verdosa i ratlla el vidre. Un company afirma que és or. Utilitza les propietats esmentades per argumentar que es tracta de pirita, «l'or dels ximples», i assenyala dues altres propietats que comprovaries per confirmar-ho.

Tens sobre la taula dues parelles de minerals que es confonen amb facilitat: una parella d'aspecte daurat i lluentor metàl·lica (pirita i or) i una altra d'aspecte blanquinós i lluentor vítria (quars i calcita).

1. a) Explica per què el color i la lluentor no són propietats diagnòstiques suficients per distingir els minerals en cap de les dues parelles.
2. b) Dissenya una estratègia d'identificació indicant quina prova específica (ratlla o duresa) aplicaries a cada parella per diferenciar-les sense error, i prediu el resultat exacte que obtindries en cada cas.

El grafit i el diamant estan formats exclusivament per àtoms de carboni pur, però presenten propietats radicalment oposades: el grafit es desgasta en fregar-lo amb paper i té duresa 1, mentre que el diamant té duresa 10 i ratlla qualsevol altre mineral.

1. a) Explica, relacionant la disposició dels seus àtoms i el tipus d'unió entre ells, per què el grafit és tan tou i exfoliant mentre que el diamant és extremadament dur.
2. b) A partir d'aquest exemple, rebat amb arguments científics l'afirmació següent: «Dues mostres minerals que posseeixin exactament la mateixa composició química tindran sempre la mateixa duresa i les mateixes propietats físiques».

Et lliuren al laboratori tres minerals desconeguts (A, B i C) i disposes d'aquest material: lupa, placa de porcellana blanca, la teva ungla (duresa 2,5), una moneda de coure (duresa 3,0) i una navalla d'acer (duresa 5,5).

1. a) Dissenya el protocol experimental ordenant les proves de menor a major impacte físic sobre les mostres i justifica per què és imprescindible seguir aquest ordre.
2. b) Després d'aplicar el teu protocol, obtens aquests resultats:

• Mostra A: lluentor vítria; ratlla blanca; no la ratlla l'ungla, però sí la moneda de coure.

• Mostra B: lluentor metàl·lica; ratlla negra verdosa; ratlla la navalla d'acer.

• Mostra C: lluentor sedosa; es ratlla fàcilment amb l'ungla.

Determina l'interval de duresa de cada mostra a l'escala de Mohs i dedueix, justificant la teva resposta, quina correspon a calcita, quina a guix i quina a pirita.

Al laboratori escolar s'han esborrat les etiquetes de quatre mostres minerals: magnetita, calcita, sofre i halita. Per identificar-les, has de recórrer a les seves propietats especials.

1. a) Dissenya una prova senzilla i no destructiva per identificar amb seguretat la magnetita i una altra per al sofre, descrivint quin fenomen observaràs en cadascuna.
2. b) Un alumne proposa identificar l'halita tastant el seu gust amb la llengua i la calcita abocant-hi un frasc d'àcid clorhídric concentrat a sobre. Justifica críticament per què totes dues propostes són incorrectes en un laboratori i planteja una alternativa més segura per verificar cadascuna.

L'obsidiana (vidre volcànic natural) i el cristall de quars són sòlids inorgànics d'origen natural formats principalment per diòxid de silici. Tanmateix, en geologia el quars es classifica com a mineral i l'obsidiana no.

1. a) Justifica per què l'obsidiana no compleix la definició científica de mineral tot i ser un producte natural, inorgànic i sòlid.
2. b) Si colpeges totes dues mostres amb un martell geològic, prediu com es trencarà cadascuna (tipus de trencament o fractura) i explica la relació que hi ha entre el seu comportament mecànic i la seva estructura atòmica interna (ordenada o desordenada).

Un comerciant de pedres precioses sospita que un lot de «rubins» conté peces falses fabricades amb quars tenyit de vermell o amb vidre vermell. Sabent que el rubí és una varietat del mineral corindó (duresa 9 a l'escala de Mohs) i el quars té duresa 7:

1. a) Proposa un mètode físic basat en la duresa que permeti distingir un autèntic rubí d'una falsificació de quars o vidre sense destruir la gemma. Justifica la teva proposta.
2. b) El corindó comú no s'usa en joieria, sinó a la indústria com a abrasiu per polir i tallar altres materials. Justifica quina propietat física comparteixen el rubí joier i el corindó industrial que explica la seva enorme utilitat en tots dos camps tan diferents.

Un venedor ambulant ofereix un «diamant» a molt bon preu, però la pedra resulta ratllada per un ganivet d'acer (duresa 5,5). Demostra, raonant amb l'escala de Mohs, que la pedra no pot ser un diamant, i explica quina altra prova podries fer per confirmar-ho.