Los minerales: concepto y propiedades

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

Razona 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. Explica qué nos dicen esas roturas tan ordenadas sobre la estructura interna de esos minerales.

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

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

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

Dispones de tu uña (dureza aproximada 2.5), una moneda de cobre (3) y una navaja de acero (5,5). Describe cómo usarías estos tres objetos para estimar la dureza de un mineral desconocido, poniendo un ejemplo concreto.

La imagen muestra seis minerales comunes numerados. Elige tres de ellos, describe su brillo, su color y la forma de sus cristales, e intenta identificarlos con la ayuda de una guía de minerales.

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

Explica 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. Explica cómo es posible y qué otras propiedades, además del color, confirmarían que las dos son cuarzo.

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

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

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? Razona 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). Dispones solo de tu uña (dureza 2.5) y de una moneda de cobre (dureza 3). Describe una prueba para distinguirlos y qué resultado esperarías de cada uno.

De esta lista —talco (1), yeso (2), calcita (3), cuarzo (7) y diamante (10)— indica qué minerales puedes rayar con la uña (dureza 2.5) y cuáles rayan el vidrio de una ventana (dureza 5.5), explicando cómo lo has deducido.

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

Te entregan en el laboratorio tres minerales desconocidos (A, B y C) y dispones 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) Diseña el protocolo experimental ordenando las pruebas de menor a mayor impacto físico sobre las muestras y justifica por qué es imprescindible seguir ese orden.
2. b) Tras aplicar tu protocolo, obtienes 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.

Determina el intervalo de dureza de cada muestra en la escala de Mohs y deduce, justificando tu 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). Demuestra, razonando con la escala de Mohs, que la piedra no puede ser un diamante, y explica qué otra prueba podrías hacer para confirmarlo.

Tienes 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) Explica por qué el color y el brillo no son propiedades diagnósticas suficientes para distinguir los minerales en ninguna de las dos parejas.
2. b) Diseña una estrategia de identificación indicando qué prueba específica (raya o dureza) aplicarías a cada pareja para diferenciarlas sin error, y predice 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) Explica, 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, rebate 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».

En el laboratorio del colegio se han borrado las etiquetas de cuatro muestras minerales: magnetita, calcita, azufre y halita. Para identificarlas, debes recurrir a sus propiedades especiales.

1. a) Diseña una prueba sencilla y no destructiva para identificar con seguridad la magnetita y otra para el azufre, describiendo qué fenómeno observarás 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. Justifica críticamente por qué ambas propuestas son incorrectas en un laboratorio y plantea 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) Justifica por qué la obsidiana no cumple la definición científica de mineral a pesar de ser un producto natural, inorgánico y sólido.
2. b) Si golpeas ambas muestras con un martillo geológico, predice cómo se romperá cada una (tipo de rotura o fractura) y explica 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) Propón un método físico basado en la dureza que permita distinguir un auténtico rubí de una falsificación de cuarzo o vidrio sin destruir la gema. Justifica tu propuesta.
2. b) El corindón común no se usa en joyería, sino en la industria como abrasivo para pulir y cortar otros materiales. Justifica qué propiedad física comparten el rubí joyero y el corindón industrial que explica su enorme utilidad en ambos campos tan distintos.