Los minerales: concepto y propiedades
En una feria de artesanías en Cartago, un vendedor le ofrece un «diamante» muy barato. ¿Cómo sabría usted si lo quiere engañar sin llevarlo a un laboratorio? Los minerales tienen propiedades que se pueden comprobar con pruebas sencillas, y esas pruebas dan resultados repetibles.
Qué es un mineral
Si usted mira con una lupa granos de sal y fragmentos de vidrio roto, verá que la sal forma cubitos regulares, mientras que el vidrio se rompe en curvas irregulares. ¿Por qué algunos sólidos se ordenan solos en figuras geométricas tan precisas y otros no?
Cuando un mineral se rompe, esa estructura ordenada se nota: la mica se separa en láminas finas y la calcita se parte en bloques de caras planas. Las roturas siguen los «planos» donde los átomos están más débilmente unidos. Un material sin orden interno, como el vidrio, se rompe en curvas irregulares. Romperse en planos lisos se llama exfoliación; romperse en superficies irregulares, fractura. Las propiedades que no dependen de la cantidad de muestra (dureza, raya, brillo) son propiedades intensivas; la masa o el volumen son extensivas.
Explique qué significa que un mineral tiene «estructura cristalina ordenada» y ponga un ejemplo de cristal que haya podido ver, en la naturaleza, en un museo o en el…
Explique qué significa que un mineral tiene «estructura cristalina ordenada» y ponga un ejemplo de cristal que haya podido ver, en la naturaleza, en un museo o en el laboratorio.
Razone 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…
Razone 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.
La mica se deshace en láminas finas y la calcita se rompe en bloques de formas regulares. Explique qué nos dicen esas roturas tan ordenadas sobre la estructura interna…
La mica se deshace en láminas finas y la calcita se rompe en bloques de formas regulares. Explique qué nos dicen esas roturas tan ordenadas sobre la estructura interna de esos minerales.
La dureza y la escala de Mohs
Una forma de clasificar materiales es ordenarlos según una propiedad. Para la dureza, los mineralogistas acordaron una escala: no es una medición «natural», es una convención compartida, como los grados de temperatura. En Costa Rica, por ejemplo, se usa en el estudio de las rocas volcánicas del Irazú y del Poás.
Los números no indican «cuántas veces» más duro: solo dan un orden. Que el diamante tenga 10 y el talco 1 significa que el diamante raya al talco y el talco jamás raya al diamante.
Defina qué es la dureza de un mineral y explique qué significa que el talco tenga dureza 1 y el diamante dureza 10 en la escala de Mohs.
Defina qué es la dureza de un mineral y explique qué significa que el talco tenga dureza 1 y el diamante dureza 10 en la escala de Mohs.
¿Qué es la escala de Mohs? Nombre el mineral más blando y el más duro de la escala y explique cómo se usa para comparar durezas.
¿Qué es la escala de Mohs? Nombre el mineral más blando y el más duro de la escala y explique cómo se usa para comparar durezas.
Ordene de más blando a más duro estos minerales de la escala de Mohs: cuarzo (7), yeso (2), diamante (10) y calcita (3). Después, responda: un mineral desconocido raya a…
Ordene de más blando a más duro estos minerales de la escala de Mohs: cuarzo (7), yeso (2), diamante (10) y calcita (3). Después, responda: un mineral desconocido raya a la calcita pero es rayado por el cuarzo; ¿entre qué valores está su dureza?
Usted dispone de su uña (dureza aproximada 2,5), una moneda de cobre (3) y una navaja de acero (5,5). Describa cómo usaría estos tres objetos para estimar la dureza de…
Usted dispone de su uña (dureza aproximada 2,5), una moneda de cobre (3) y una navaja de acero (5,5). Describa cómo usaría estos tres objetos para estimar la dureza de un mineral desconocido, poniendo un ejemplo concreto.
Brillo, color y raya
El cuarzo puede aparecer transparente, blanco lechoso o violeta oscuro (amatista), pero todos dejan el mismo polvo blanco al frotarlos. ¿Qué propiedades visuales son realmente confiables para distinguir minerales?
Para obtener la raya, frote el mineral con firmeza sobre una placa de porcelana blanca sin pulir y mire el color del polvo que deja. Si el mineral es más duro que la placa (cerca de 6,5), es el mineral el que raya la placa: lo que queda es polvo de porcelana, no del mineral, así que no se obtiene su raya. En ese caso solo puede concluir que el mineral es duro (más de 6,5); hay que usar otra prueba.
La imagen muestra seis minerales comunes numerados. Elija tres de ellos, describa su brillo, su color y la forma de sus cristales, e intente identificarlos con la ayuda…
La imagen muestra seis minerales comunes numerados. Elija tres de ellos, describa su brillo, su color y la forma de sus cristales, e intente identificarlos con la ayuda de una guía de minerales.
¿Qué es la raya de un mineral y cómo se obtiene? Explique por qué la raya es una propiedad más fiable que el color para identificar un mineral.
¿Qué es la raya de un mineral y cómo se obtiene? Explique por qué la raya es una propiedad más fiable que el color para identificar un mineral.
Explique qué es el brillo de un mineral y la diferencia entre brillo metálico y no metálico, poniendo un ejemplo de mineral para cada tipo.
Explique qué es el brillo de un mineral y la diferencia entre brillo metálico y no metálico, poniendo un ejemplo de mineral para cada tipo.
Una muestra de cuarzo es blanca y lechosa y otra es violeta (amatista), pero ambas son el mismo mineral. Explique cómo es posible y qué otras propiedades, además del…
Una muestra de cuarzo es blanca y lechosa y otra es violeta (amatista), pero ambas son el mismo mineral. Explique cómo es posible y qué otras propiedades, además del color, confirmarían que las dos son cuarzo.
Describa cómo se obtiene la raya de un mineral con una placa de porcelana sin pulir y razone qué ocurre si el mineral es más duro que la placa: ¿dejará raya? ¿Qué…
Describa cómo se obtiene la raya de un mineral con una placa de porcelana sin pulir y razone qué ocurre si el mineral es más duro que la placa: ¿dejará raya? ¿Qué conclusión saca en ese caso?
Identificar un mineral combinando propiedades
Dos piedras encontradas en un río de la península de Osa pueden tener el mismo color dorado y brillo metálico, pero una ser oro valioso y la otra pirita común. ¿Cómo combinar varias pruebas sencillas para no equivocarse?
Nombre las cuatro propiedades que se usan normalmente para identificar un mineral (dureza, brillo, color y raya) y describa en una frase en qué consiste cada una.
Nombre las cuatro propiedades que se usan normalmente para identificar un mineral (dureza, brillo, color y raya) y describa en una frase en qué consiste cada una.
Un mineral desconocido raya a una moneda de cobre (dureza 3) pero no logra rayar una navaja de acero (dureza 5,5). ¿Entre qué valores está su dureza? Razone si podría…
Un mineral desconocido raya a una moneda de cobre (dureza 3) pero no logra rayar una navaja de acero (dureza 5,5). ¿Entre qué valores está su dureza? Razone 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). Usted dispone solo de su uña (dureza 2,5) y de una moneda de cobre (dureza 3).…
Dos minerales blancos se parecen mucho: el yeso (dureza 2) y la calcita (dureza 3). Usted dispone solo de su uña (dureza 2,5) y de una moneda de cobre (dureza 3). Describa una prueba para distinguirlos y qué resultado esperaría de cada uno.
De esta lista —talco (1), yeso (2), calcita (3), cuarzo (7) y diamante (10)— indique qué minerales puede rayar con la uña (dureza 2,5) y cuáles rayan el vidrio de una…
De esta lista —talco (1), yeso (2), calcita (3), cuarzo (7) y diamante (10)— indique qué minerales puede rayar con la uña (dureza 2,5) y cuáles rayan el vidrio de una ventana (dureza 5,5), explicando cómo lo dedujo.
Una muestra tiene brillo metálico, color dorado, raya negra verdosa y raya al vidrio. Un compañero afirma que es oro. Use las propiedades citadas para argumentar que se…
Una muestra tiene brillo metálico, color dorado, raya negra verdosa y raya al vidrio. Un compañero afirma que es oro. Use las propiedades citadas para argumentar que se trata de pirita, «el oro de los tontos», y señale otras dos propiedades que comprobaría para confirmarlo.
Le entregan en el laboratorio tres minerales desconocidos (A, B y C) y dispone de este material: lupa, placa de porcelana blanca, su uña (dureza 2,5), una moneda de…
Le entregan en el laboratorio tres minerales desconocidos (A, B y C) y dispone de este material: lupa, placa de porcelana blanca, su uña (dureza 2,5), una moneda de cobre (dureza 3,0) y una navaja de acero (dureza 5,5).
- a) Diseñe el protocolo experimental ordenando las pruebas de menor a mayor impacto físico sobre las muestras y justifique por qué es imprescindible seguir ese orden.
- b) Tras aplicar su protocolo, obtiene estos resultados:
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Muestra A: brillo vítreo; raya blanca; no la raya la uña, pero sí la moneda de cobre.
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Muestra B: brillo metálico; raya negra verdosa; raya a la navaja de acero.
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Muestra C: brillo sedoso; se raya fácilmente con la uña.
Determine el intervalo de dureza de cada muestra en la escala de Mohs y deduzca, justificando su respuesta, cuál corresponde a calcita, cuál a yeso y cuál a pirita.
Un vendedor ambulante ofrece un «diamante» a muy buen precio, pero la piedra resulta rayada por una navaja de acero (dureza 5,5). Demuestre, razonando con la escala de…
Un vendedor ambulante ofrece un «diamante» a muy buen precio, pero la piedra resulta rayada por una navaja de acero (dureza 5,5). Demuestre, razonando con la escala de Mohs, que la piedra no puede ser un diamante, y explique qué otra prueba podría hacer para confirmarlo.
Minerales y metales de interés
Los metales que usamos a diario no se encuentran puros en la naturaleza, casi siempre están dentro de minerales. ¿De dónde sale el cobre de los cables de su casa?
Los yacimientos se forman por procesos geológicos, como el enfriamiento del magma o el agua caliente que deposita minerales en grietas de las rocas. En Costa Rica se ha explotado oro en zonas como Abangares. Extraer los metales cuesta energía y puede afectar el ambiente, por eso importa usarlos con racionalidad y reciclarlos.
Una muestra tiene brillo metálico, color dorado, raya negra verdosa y raya al vidrio. Un compañero afirma que es oro. Use las propiedades citadas para argumentar que se…
Una muestra tiene brillo metálico, color dorado, raya negra verdosa y raya al vidrio. Un compañero afirma que es oro. Use las propiedades citadas para argumentar que se trata de pirita, «el oro de los tontos», y señale otras dos propiedades que comprobaría para confirmarlo.
Estructura y propiedades
Que dos materiales tengan los mismos átomos no significa que tengan las mismas propiedades. El grafito de la mina de un lápiz y el diamante son los dos carbono puro, y sin embargo uno se desgasta al frotarlo con papel (dureza 1) y el otro raya a todos los demás minerales (dureza 10). ¿Qué cambia?
Cambia cómo están ordenados los átomos y cómo están unidos. En el diamante, cada átomo de carbono está unido con firmeza a otros cuatro en todas las direcciones: es una red rígida y muy resistente. En el grafito, los átomos forman capas planas muy unidas dentro de cada capa, pero las capas están débilmente unidas entre sí y se deslizan: por eso el grafito es blando y deja marca en el papel.
Lo mismo explica la mica, que se separa en láminas, y la diferencia entre el cuarzo y la obsidiana. Ambos están formados sobre todo por dióxido de silicio, pero el cuarzo tiene estructura ordenada y es un mineral; la obsidiana es un vidrio volcánico, sin estructura cristalina, y por eso no cumple la definición. Al golpearla, la obsidiana se rompe en superficies curvas y filosas, mientras que el cuarzo, aunque tiene estructura ordenada, tampoco tiene exfoliación y se rompe con fractura de superficies curvas y lisas.
Usted tiene 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…
Usted tiene 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).
- a) Explique por qué el color y el brillo no son propiedades diagnósticas suficientes para distinguir los minerales en ninguna de las dos parejas.
- b) Diseñe una estrategia de identificación indicando qué prueba específica (raya o dureza) aplicaría a cada pareja para diferenciarlas sin error, y prediga el resultado exacto que obtendría en cada caso.
En el laboratorio del cole se han borrado las etiquetas de cuatro muestras minerales: magnetita, calcita, azufre y halita. Para identificarlas, usted debe recurrir a sus…
En el laboratorio del cole se han borrado las etiquetas de cuatro muestras minerales: magnetita, calcita, azufre y halita. Para identificarlas, usted debe recurrir a sus propiedades especiales.
- a) Diseñe una prueba sencilla y no destructiva para identificar con seguridad la magnetita y otra para el azufre, describiendo qué fenómeno observará en cada una.
- b) Un estudiante propone identificar la halita probando su sabor con la lengua y la calcita vertiendo un frasco de ácido clorhídrico concentrado sobre ella. Justifique críticamente por qué ambas propuestas son incorrectas en un laboratorio y plantee una alternativa más segura para verificar cada una.
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…
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:
- a) Proponga un método físico basado en la dureza que permita distinguir un auténtico rubí de una falsificación de cuarzo o vidrio sin destruir la gema. Justifique su propuesta.
- b) El corindón común no se usa en joyería, sino en la industria como abrasivo para pulir y cortar otros materiales. Justifique qué propiedad física comparten el rubí joyero y el corindón industrial que explica su enorme utilidad en ambos campos tan distintos.
Vuelva al principio: para comprobar si el «diamante» es falso, intente rayarlo con una navaja de acero (5,5). El diamante auténtico tiene dureza 10 y nada común lo raya; si queda marcado, es una imitación. Para confirmarlo, puede probar si raya el vidrio o ver cómo se comporta con otras propiedades.