El mineral: concepto y clasificación
Una piedra de las orillas del lago de Coatepeque, un cubito de hielo de la refrigeradora y el grafito del lapicero parecen cosas muy distintas. Pero en Ciencia y Tecnología, unas son minerales y otras no, y el grafito y el diamante son la misma sustancia química. Para entenderlo necesitás una definición precisa de mineral y una idea clave: la estructura cristalina.
Qué es un mineral
Si comparás un trozo de hielo de glaciar, un fragmento de vidrio volcánico y una perla, los tres son sólidos que se encuentran en la naturaleza. Sin embargo, solo el hielo cuenta como mineral. ¿Qué condiciones exige la definición?
Fijate que son cuatro condiciones a la vez: natural, inorgánico, composición definida y red ordenada. Si falla una, no es mineral.
Enumerá las condiciones que debe cumplir un sólido para ser considerado mineral y aplicá ese criterio para decidir si lo son el hielo de un glaciar y el ámbar fósil.
Enumerá las condiciones que debe cumplir un sólido para ser considerado mineral y aplicá ese criterio para decidir si lo son el hielo de un glaciar y el ámbar fósil.
¿Qué diferencia hay entre mineral y roca? Poné un ejemplo de roca formada por un solo mineral y otro de roca formada por varios minerales distintos.
¿Qué diferencia hay entre mineral y roca? Poné un ejemplo de roca formada por un solo mineral y otro de roca formada por varios minerales distintos.
¿Qué diferencia hay entre los minerales esenciales y los minerales accesorios de una roca? Poné un ejemplo de cada uno en un granito.
¿Qué diferencia hay entre los minerales esenciales y los minerales accesorios de una roca? Poné un ejemplo de cada uno en un granito.
Estructura cristalina: cristales, polimorfismo e isomorfismo
Un cristal se forma cuando los átomos, iones o moléculas de una sustancia pasan de estar libres (en un líquido, una solución o un magma que se enfría) a colocarse ordenadamente, capa sobre capa, siempre con el mismo patrón. Si hay espacio libre para crecer, esa red interna se ve por fuera en caras planas.
Si el cristal crece apretado contra otros, no puede desarrollar caras y se forma un agregado o masa cristalina. Por eso muchas muestras de cuarzo no muestran caras perfectas, aunque por dentro la red siga igual de ordenada. Un cristal aislado, en cambio, creció con espacio y muestra sus caras.
Fijate en el olivino: el Mg²⁺ y el Fe²⁺ tienen tamaño y carga parecidos, así que uno puede ocupar el lugar del otro sin romper la red. Como el hierro oscurece el mineral, el olivino pasa del verde pálido al café oscuro según cuánto hierro tenga. Por eso el color solo no basta para identificar un mineral: la misma especie puede verse de colores distintos.
¿Qué es la estructura cristalina de un mineral y cómo se manifiesta en el exterior, en el hábito o forma de sus cristales?
¿Qué es la estructura cristalina de un mineral y cómo se manifiesta en el exterior, en el hábito o forma de sus cristales?
Distinguí entre un cristal aislado y un agregado o masa cristalina. ¿Por qué muchas muestras de cuarzo no muestran caras perfectas?
Distinguí entre un cristal aislado y un agregado o masa cristalina. ¿Por qué muchas muestras de cuarzo no muestran caras perfectas?
El grafito y el diamante están formados exclusivamente por carbono y, sin embargo, sus propiedades son opuestas. Explicá, a partir de la estructura cristalina, cómo es…
El grafito y el diamante están formados exclusivamente por carbono y, sin embargo, sus propiedades son opuestas. Explicá, a partir de la estructura cristalina, cómo es posible (polimorfismo).
¿Qué es una serie isomorfa? Explicá, con la sustitución de iones en la red cristalina, por qué el olivino puede variar su composición entre forsterita…
¿Qué es una serie isomorfa? Explicá, con la sustitución de iones en la red cristalina, por qué el olivino puede variar su composición entre forsterita ($\text{Mg}_2\text{SiO}_4$) y fayalita ($\text{Fe}_2\text{SiO}_4$).
El color del olivino varía del verde pálido al café oscuro según su contenido en hierro. Relacioná esa variación con el isomorfismo de la serie forsterita-fayalita y…
El color del olivino varía del verde pálido al café oscuro según su contenido en hierro. Relacioná esa variación con el isomorfismo de la serie forsterita-fayalita y explicá por qué el color no es un criterio diagnóstico absoluto.
Clasificación por grupos químicos
Se conocen más de 5 000 minerales. Casi todos combinan cationes metálicos con muy pocos aniones. ¿Cuál es el mejor criterio para ordenarlos en familias?
Nombrá un mineral representativo de cada uno de estos grupos químicos: carbonatos, sulfatos, sulfuros, óxidos y haluros.
Nombrá un mineral representativo de cada uno de estos grupos químicos: carbonatos, sulfatos, sulfuros, óxidos y haluros.
Clasificá los siguientes minerales según su grupo químico e indicá el anión característico de cada grupo: cuarzo ($\text{SiO}2$), calcita ($\text{CaCO}3$), pirita…
Clasificá los siguientes minerales según su grupo químico e indicá el anión característico de cada grupo: cuarzo ($\text{SiO}_2$), calcita ($\text{CaCO}_3$), pirita ($\text{FeS}_2$) y yeso ($\text{CaSO}_4 \times 2\ \text{H}_2\text{O}$).
Los silicatos
La biotita (una mica) se exfolia con los dedos en láminas finísimas, mientras que el cuarzo raya el acero y se rompe en fracturas curvas. Los dos tienen silicio y oxígeno. ¿Cómo puede una misma unidad dar minerales tan distintos?
La regla práctica: un mineral se rompe por donde sus enlaces son más débiles.
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Micas (filosilicatos): entre las láminas los enlaces son débiles, por eso se deshojan hasta con la uña.
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Piroxenos y anfíboles (inosilicatos): se rompen entre las cadenas. Con cadenas simples las exfoliaciones se cruzan casi a 90°; con cadenas dobles, a unos 60° y 120°.
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Cuarzo (tectosilicato): todos los enlaces Si–O de la red son igual de fuertes, así que no tiene exfoliación y se rompe con fractura concoidea (superficie curva). La calcita, en cambio, tiene planos de debilidad y se rompe en romboedros.
Los silicatos son el grupo de minerales más abundante de la corteza terrestre. Fijate en el esquema: a la izquierda aparece su unidad básica y, a la derecha, dos…
Los silicatos son el grupo de minerales más abundante de la corteza terrestre. Fijate en el esquema: a la izquierda aparece su unidad básica y, a la derecha, dos unidades enlazadas. Explicá qué es el tetraedro de $\text{SiO}_4^{4-}$, qué representa cada esfera y por qué la capacidad de los tetraedros de compartir oxígenos da lugar a tantos silicatos distintos.
Mica, feldespato, anfíbol, piroxeno, olivino y cuarzo son todos silicatos. Indicá qué tienen en común y nombrá al menos dos subgrupos de silicatos según la disposición…
Mica, feldespato, anfíbol, piroxeno, olivino y cuarzo son todos silicatos. Indicá qué tienen en común y nombrá al menos dos subgrupos de silicatos según la disposición de sus tetraedros.
Las micas se exfolian en láminas finísimas. Relacioná esa propiedad con su estructura de filosilicatos, en la que los tetraedros forman planos, y explicá por qué se…
Las micas se exfolian en láminas finísimas. Relacioná esa propiedad con su estructura de filosilicatos, en la que los tetraedros forman planos, y explicá por qué se deshojan con la uña.
Los piroxenos y los anfíboles son inosilicatos de cadenas simples y dobles, respectivamente. Explicá cómo esa diferencia estructural se traduce en ángulos de exfoliación…
Los piroxenos y los anfíboles son inosilicatos de cadenas simples y dobles, respectivamente. Explicá cómo esa diferencia estructural se traduce en ángulos de exfoliación distintos ($90°$ frente a $60°$ y $120°$).
El cuarzo, un tectosilicato, carece de exfoliación y se rompe con fractura concoidea. Explicá por qué su red tridimensional de tetraedros lo hace tan resistente y…
El cuarzo, un tectosilicato, carece de exfoliación y se rompe con fractura concoidea. Explicá por qué su red tridimensional de tetraedros lo hace tan resistente y comparalo con la calcita.
Volvé al principio: el hielo es sólido, natural, inorgánico y cristalino, así que es mineral; el agua líquida y el vidrio no tienen red ordenada. El grafito y el diamante son polimorfos: misma composición (carbono), distinta estructura.