Conceptos Básicos de Cristalografía

Mineralogia

El estudio de la química, estructura atomica, propiedades físicas y

genesis de los minerales

Que es la cristalografía?

La cristalografía es la ciencia que se dedica al estudio y resolución de

estructuras cristalinas

Mineral

(1) Solido homogéneo (a excepcion del Hg)(2) Con una composición química definida (pero generalmente no fija) (3) Con una disposición atómica ordenada (4) Formada por procesos inorgánicos(5) Sustancia Natural

1-. Solido homogeneo: Estos significa que consta de una única sustancia sólida que no puede ser subdividida físicamente en simples componentes químicos. Esto también depende de la escala a la que realizamos la observación, así materiales homogéneos a simple vista al MET pueden estar compuestos de intercrecimientos de varios minerales. La cualidad de sólidos excluye a líquidos y gases. En una clasificación de los materiales naturales todas las sustancias que se comportan como minerales en química se denominan MINERALOIDES

2.- De procedencia natural: Aquí hay que distinguir las sustancias formadas por procesos naturales y las sustancias sintetizadas en el laboratorio. Se pueden sintetizar practicamente todos los minerales incluso las gemas. Así se llama MINERAL cuando está formado por un proceso natural y MINERAL SINTÉTICO si se ha producido en el laboratorio

3.- Composición química definida: Esto indica que este puede expresarse mediante una fórmula química específica. Ej: rutilo TiO2

4.- Pero generalment no fija: la mayoría de los minerales no tienen una composición perfectamente definida. Series isomorfas

Forsterita Mg2(SiO4) – Fayalita Fe2(SiO4)

Olivino (Mg,Fe)2(SiO4)

5.- Una disposición atómica ordenada: Indica la existencia estructural de un entramado de átomos (o iones) ordenados según un modelo geométrico regular. Este es el criterio para considerar un sólido cristalino. Así los minerales son cristalinos.Los sólidos que carecen de una disposición atómica ordenada, como el vidrio, reciben el nombre de AMORFOS y se clasifican como MINERALOIDES

6.- Normalmente formada mediante un proceso inorgánico: Aquí se utiliza la palabra NORMALMENTE para poder incluir los compuestos producidos orgánicamente que se acoplan a la definición de mineral. Ej: CO3Ca de las conchas

de los moluscos

Que es un Cristal?Cristal: Un cristal debe ser definido como un compuesto solidó de átomos, dispuestos en un patrón periódico en tres dimensiones.

No todos los sólidos son cristalinos, algunos son amorfos como el vidrio, y no tienen ningún arreglo regular de átomos.

Si echamos una mirada dentro de una pieza cristalina de silicio con un microscopio de enorme amplificación, podríamos ver los átomos de silicio colocados en filas y capas tal y como se muestra en la figura .

Cada átomo luciría como una bolita difusa conectada con un enlace también difuso a otros cuatro átomos vecinos.

La parte de la bolita se llama núcleo del átomo, las extensiones que conectan los núcleos de diferentes átomos se llaman enlaces covalentes.

Estructura cristalina ElementoHexagonal compacta Be, Cd, Co, Mg, Ti, Zn

Cúbica compacta Ag, Al, Au, Ca, Cu, Ni, Pb, PtCúbica centrada en el cuerpo Ba, Cr, Fe, W, alcalinos

Cúbica-primitiva Po

La mayoría de los minerales adoptan formas cristalinas cuando se forman en condiciones favorables, cada elemento o compuesto químico tiende a cristalizarse en una forma definida y característica.

Así, la halita (NaCl) tiende a formar cristales cúbicos,

el granate, que a veces forma también cubos, se encuentra con más frecuencia en dodecaedros.

A pesar de sus diferentes formas de cristalización, la halita y el granate cristalizan siempre en la misma clase y sistema.

A= Ca, Mg,Fe,Mn

B= Al Fe,Cr

Cristal

(c) 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning™ a) Silicio amorfo (Vidrio) b) Silicio Cristalino

Red cristalina o Latice

En los cristales los átomos forman un patrón reticular repetido. La red es un conjunto de puntos denominados puntos reticulares (o nodos), los cuales siguen un patrón regular, de manera que las inmediaciones de cada punto de la red son idénticas.

Celda Unitaria

La celda unitaria es la menor subdivisión de una red que retiene las características generales de toda la retícula (red). Por lo tanto reuniendo celdas unitarias idénticas se construye toda la red.

Defectos en la Red de un Mineral

Las imperfecciones o defectos son de tres tipos:

1. Defectos Lineales o Dislocaciones.

2. Defectos Puntuales

3. Defectos de Superficie.

Defectos Puntuales

Son discontinuidades de la red que involucran uno o quizá varios átomos.

Pueden ser generados: Mediante el movimiento de los átomos al ganar energía por calentamiento; durante el procesamiento del material.

Mediante la introducción de impurezas.

O intencionalmente a través de las aleaciones.

Defectos Intersticiales

Se forman cuando se inserta un átomo adicional en una posición normalmente desocupada dentro de la estructura cristalina.

Los átomos intersticiales, aunque mucho mas pequeños que los átomos localizados en los puntos de la red, aun así son mayores que los sitios intersticiales que ocupan; en consecuencia, la red circundante aparece comprimida y distorsionada.

Una vez dentro del material, el numero de átomos intersticiales en la estructura se mantiene casi constante, incluso al cambiar la temperatura.

Nomenclatura de un mineral

* Estado sólido: retículo cristalino*Aumento de T: paso a estado líquido y gaseoso (destrucción edificio cristalino)* Sólidos: sustancias homogéneas anisótropas* S. Anisótropas: anisótropos son todas las sustancias homogéneas que poseen al menos una propiedad que varia en función de la dirección de observación. A las restantes sustancias las llamamos isótropas * Sustancias isótropas, líquidos y amorfos* Sustancias homogéneas anisótropas: sustancias cristalinas* Orden (operaciones de simetría)

- Traslación - Rotación - Inversión - Reflexión

•Aspecto exterior: sustancia informe y sustancia amorfa

Habito• Terminología que describe individuos minerales

y agregados de minerales– Forma de los individuos minerales– Intercrecimientos de varios granos de un mineral– Forma de los granos masivos

ANHEDRAL, SUBHEDRAL y EUHEDRAL

• Coloforme– finely crystalline, concentric mineral layer

• Globular – (esferulitico)– radiating, concentrically arranged acicular minerals

• Reniforme– kidney shaped

• Botroidal– like a bunch of grapes

• Mamilar– similar, but larger than botryoidal, breast-like or portions of spheres

• Drusa– Surface covered with layer of small crystals

Hematita Globular

Drusa de cuarzo

Terminologia util para describir formas generales de minerales

(table-like)

(asbestos: amphiboles and pyroxenes)

(knife like – kyanite)

(Mica)

Cianita prismática aplanada

Al2SiO5

tremolita fibrosaTremolita Fibrosa : Tremolita Fibrosa : anfibolanfibol

Ca(Mg,Fe)Ca(Mg,Fe)55SiSi88OO22 22

(OH)(OH)22

Nomenclatura de los minerales

* Propiedades físicas* Propiedades químicas* Localidad* Personaje científico famoso* Origen procedente de lenguas antiguas (griego, latín y árabe)

PROPIEDADES FÍSICAS* ZAFIRO: variedad del corindón. Del griego “sappheiros”: piedra azul* DISTENA: del griego “dis”: dos veces y “sthenos”: dureza. En referencia a las dos durezas que presenta en función de la dirección.

PROPIEDADES QUÍMICAS* VANADINITA: hace referencia al Vanadio que contiene* MAGNESITA: hace referencia al contenido en Mg

LOCALIDAD* ARAGONITO: se descubrió en Molina de Aragón (Guadalajara - España) por Werner en 1796* ANDALUCITA: se descubrió en el Cardoso (Guadalajara)pero Werner creyó que era un pueblo de Andalucía

PERSONAJE FAMOSO

* ALEJANDRITA: en honor al Zar Alejandro II (1842)* GOETHITA: en honor al poeta alemán y coleccionista J.W. Goethe (1749- 1832)*BROOKITA: en honor del mineralogista ingles H.J Brooke (1771-1857)

LENGUAS ANTIGUAS

* AZURITA: deriva de la palabra persa “lazhward” que significa color azul* APATITO: del griego “apatos”: engañar, equivocar; por la dificultad que tenían los antiguos para distinguirlos de otros minerales.

Maclas

Stishovite

Coesite

- quartz

- quartz

Liquid

TridymiteCristobalite

600 1000 1400 1800 2200 2600

2

4

6

8

10

Pre

ssur

e (G

Pa)

Temperature oC

Polimorfismo

P6P6222222

P3P3222121

Seudomorfismo