Tema 04 mg- estudio minerales

ESTUDIO DE LOS MINERALES

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ

FACULTAD DE INGENIERIA DE MINAS

MINERIA GENERAL

4. Propiedads químicas

3. Propiedades físicas de los minerales

2. Cristal

1. Mineral

5. Clasificación de los minerales

ESTUDIO DE LOS MINERALES

6.Minerales principales y comunes

7. Usos y aplicaciones de algunos minerales

I.- MINERAL

I. MINERAL

1.1.-MINERALOGÍA:

Ciencia que estudia los minerales como: condición de su génesis, propiedades físicas y químicas, composición química, su estructura cristalina y su importancia práctica.

1.2.-MINERAL:

Es aquel elemento formado o compuesto por un proceso geológico.

Para ser un mineral debe cumplir ciertas condiciones:

-Sólido homogéneo

-Estructura interna ordenada

-Composición química definida

-Origen natural e inorgánico

II.-EL CRISTAL

2.1.- Cristalografía:

Ciencia que estudia los minerales, sus leyes, su forma interna y externa, sus propiedades físicas y química, en relación a su forma geométrica.

2.2.- Cristal:

La palabra cristal, se refiere a las sustancias minerales naturales que se presentan en poliedros y cuyas caras llamadas cristalográficas son frecuentemente planas.

EL CRISTAL

2.3.- Sistemas cristalinos:

CUBICO Ó REGULAR Ó ISOMÉTRICO:

-Minerales: Galena, pirita, diamante, halita, etc.

-Nucleo: Cubo

pirita

CUADRÁTICO Ó TETRAGONAL:

-Núcleo: Prisma recto de base cuadrada

-Minerales: Rutilo, Zicrón, Chalcopirita, Pirohisita, estc.

Rutilo

ORTORRÓMBICO Ó RÓMBICO

-Núcleo: Prisma recto de base rectangular

-Minerales: Aragonito, Baritina, Topacio, Marcasita, etc.

Aragonito

HEXAGONAL:

-Núcleo: Prisma recto de base hexagonal regular.

-Minerales: Cuarzo, Calcita, Grafito, Apatito

Grafito

MONOCLÍNICO:

-Minerales: Yeso, Wolfrofamita, Ortoza, Moscovita, etc.

-Núcleo: Prisma onioblicuo de base rectangular

Yeso

TRICLÍNICO:

-Núcleo: Prisma bioblicuo de base rectangular.

-Minerales: Albita, Wollastonita, Turqueza, Tenorita, etc.

Turqueza

III. PROPIEDADES

FÍSICAS DE LOS MINERALES

PROPIEDADES FISICAS DE LOS MINERALES

Las propiedades físicas de los minerales nos sirve para tratar de identificar y distinguir entre distintos tipos de minerales. Estas las vamos a clasificar en :

-Peso específico y/o densidad.

-Propiedades que dependen de la luz.

-Propiedades de cohesión y elasticidad.

-Propiedades térmicas.

-Propiedades eléctricas.

-Propiedad magnética.

-Propiedades de radioactividad.

-Propiedades e la superficie del mineral.

-Propiedades organolépticos.

3.1.- PESO ESPECÍFICO:Corresponde a la relación entre el peso de un mineral y

el peso de un volumen igual de agua a 4ºC.

• Ejemplos: – Cuarzo: 2.65– Feldespatos: 2.60-2.75– Plata: 10.5– Calcita: 2.72

3.2.-PROPIEDADES DE COHESIÓN Y ELÁSTICIDAD:

Vidrio volcánico llamado OBSIDIANA. NO es un mineral, muestra una excelente fractura concoidal

3.2.1.-FracturaManera en que el cristal se rompe cuando no lo hace según una superficie de clivaje o de partición. La forma de la fractura puede ser característica y distintiva de minerales:

concoidal ,fibrosa o astillosa, aserrada e irregular

Fractura irregular

Fractura concoidal

Fractura fibrosa o astillosa

Ejemplos:

Propiedad que poseen ciertos minerales de partirse según planos preferenciales. Estos planos son reflejo de zonas de debilidad de la estructura cristalina. Se puede clasificar en:

Excelente: se exfolia en finas láminas. Ej.: Micas.

Perfecto: los planos de exfoliación limitan formas regulares, como cubos (galena, halita), romboedros (calcita).

Bueno: planos menos visibles y no siempre perfectamente rectos (feldespato, anfíbol, piroxeno).

Imperfecto: planos con superficie irregular (azufre, apatito)

Muy imperfecto: no existe clivaje, se suele observar fractura

3.2.2.- Clivaje

Resistencia que ofrece una superficie lisa de un mineral a ser rayada.

• Se le asigna un valor numérico simbolizado como H.

• Depende de la estructura cristalina, es decir, del tipo de enlace interatómico.

• Es una característica vectorial pues depende de la orientación cristalográfica por donde es rayado.

• La escala de dureza empleada es la Escala de Mohs, donde se usan 10 minerales de durezas variadas conocidas.

3.2.3.- Dureza

TABLA RELATIVA DE DUREZAS DE MOHS

DUREZA MINERAL INSTRUMENTO

1 TALCO

2 YESO

3 CALCITA

UÑA (2 – 2,5)

4 FLUORITA

5 APATITO

6 ORTOCLASA

CUCHILLO DE ACERO

7 CUARZO

8 TOPACIO

PORCELANA

9 CORINDÓN

10 DIAMANTE

RAYADOR DE TUNGSTENO

MONEDA DE Cu (3.2)

PLACA DE VIDRIO (5.5)

Término asignado a la cohesión del cristal, o sea, corresponde a la resistencia a ser roto, doblado o desgarrado.

• Los términos más utilizados son:– Frágil: se rompe y pulveriza

fácilmente;– Maleable: se deforma

plásticamente;– Séctil: puede ser cortado con

cuchillo;– Dúctil: deformable en forma de

alambres;– Flexible: minerales que se doblan

pero no vuelven a su forma original (ejemplos son el talco y la clorita);

– Elástico: minerales que se doblan y logran recuperar su forma posteriormente (un ejemplo claro lo constituyen las micas).

3.2.4.- Tenacidad

3.3.-PROPIEDADES QUE DEPENDEN DE LA LUZ:

Una de las características mas atractivas de los minerales es su color. Pero el color puede confundir a la hora de reconocer un mineral, porque muchos minerales tienen una amplia gama de colores esta puede deberse a las diversas impurezas u otros factores (calor, luz, corrosión y radiación)

Ejm:

3.3.1.- Color

Azurita ……………Azul

Calcopirita……Amarillo latón

Malaquita……………Verde

Mineral Color

OLIVINO Verde amarillento a verde oliva

PIROXENOAugita

Verde puerro a negro, por alteración es rojiza

ANFÍBOLHorblenda

Pardo negruzco a negro

BIOTITA Pardo oscuro - verde oscuro

MOSCOVITA Incoloro a plateado

PLAGIOCLASAS Incoloro (blanco, gris)

ORTOSA Incoloro (blanco, gris, rojizo)

CUARZO Incoloro (blanco, negro, morado, rojizo, ....)

CALCITA Incoloro (blanco, rojizo, amarillento, ..)

YESO Incoloro (blanco, rojizo, gris, pardo, ..)

HALITA Incoloro (blanco, rojizo, azulada, ..)

GRANATE Rojo, amarillo, pardo, verde

DISTENA Incoloro (azulada, ..)

ESTAUROLITA Pardo rojizo

SILLIMANITA Gris, pardo claro

ANDALUCITA Incolora (rojiza)

HEMATITES Parda rojiza

PIRITA Amarillo oro

A continuación indicamos los colores mas usuales de los minerales que se deben reconocer en esta práctica.

3.3.2.- Brillo o lustreEs la apariencia de su superficie a la luz reflejada. El brillo es

función de la transparencia, refractividad y estructura de un mineral. El brillo puede ser:

-Brillo metálico:

Tienen los minerales opacos que tiene alto poder reflector.

Ejm:

Pirita

Galena

Oro

Metálico

-Brillo submetálico:

Ejm: Cinabriowolframita

Submetálico

-Brillo no metálico

Se distinguen varios matices de minerales con brillo no metalico según la intensidad y calidad del brillo.

Estos pueden ser adamantino

Vítreo SedosoResinosoGrasoNacaradoParlado

Es el color del fino polvo que arroja un mineral al ser rayado

• Es una propiedad más confiable que el color de un mineral, generalmente varía menos.

• Se determina rayando el mineral con otro más duro, determinando el color del polvo fino del mineral. Generalmente se usa una porcelana (H~7)

3.3.3.- Raya

Hematita tiene una raya de color café-rojizo

Ejemplos:

Sphalerita es un mineral oscuro, sin embargo éste tiene una raya color claro. Raya de la sphalerita al lado de la raya de la Hemetita color café-rojiza.

Sphalerita tiene una raya amarillo clara

Mineral Raya Dureza

OLIVINO Blanca 6,5 a 7

PIROXENOAugita

Blanca grisácea 5,5 a 6

ANFÍBOLHorblenda

Blanca amarillenta 5,5 a 6

BIOTITA Blanca 2,5 a 3

MOSCOVITA Blanca 2 a 2,5

PLAGIOCLASAS Blanca 6,5 a 6

ORTOSA Blanca 6

CUARZO Blanca 7

CALCITA Blanca 3 a 4

YESO Blanca 2

HALITA Blanca 2

GRANATE Blanca 7

DISTENA Blanca 4 a 7

ESTAUROLITA Blanca 7,5 a 7

SILLIMANITA Blanca 6 a 7

ANDALUCITA Blanca 7,5

HEMATITES Negro metálico, rojo 5

PIRITA Negra 6,5

A continuación se comentan los colores de las rayas de los principales minerales que se deben reconocer en esta práctica, obsérvese la relación con la dureza del mineral.

3.4.-PROPIEDADES TÉRMICAS:

3.4.1 Fusibilidad

Es un punto importante desde el punto de vista del reconocimiento de los minerales en función de su fusión.

Escala de fusibilidad de de Von Kobell

Estibinita Sb2S3 ~525C° Funde facilmente nachama de uma vela ou fósforo

Natrolita Na3(Al2Si3O10)·2(H2O) ~965C°

Almandina Fe2Al2(SiO4)3 ~1050C°

Actinolita Ca2(Mg,Fe)5(OH/Si4O11)2 ~1200C°

Ortoclásio KAlSi3O8 ~1300C°

Bronzita (Mg,Fe)SiO3 ~1400°

3.4.2.- Diatermancia Es la propiedad semejante a la transparencia con respecto a la luz, y mide el grado de absorción del calor.

Así existe cuerpos transparentes y opacos tenemos los minerales:

Diatérmanos: Dejan pasar los rayos calorificos, son transparentes al calor. Ejemplos: Halita,Fluorita.

Atermanos: Son cuerpos opacos al calor, que no dejan pasar las hondas calorificas, puesto que las absorven.Ejemplos: Alumbre, Yeso.

Halita

3.4.3.- Dilatación térmica o expansión

La mayoría de minerales se dilatan por efecto del calor. El coeficiente de dilatación es el aumento de volumen por unidad de volumen, cuando la temperatura aumenta de 0° C a 1° C.

Yoduro de plata

3.4.4.-Conductibilidad térmica

Es la capacidad que poseen los minerales para trasmitir el calor que posee una sustancia. Estos se divide en malos y buenos conductores. Lo mas importante es la relación entre conductividad con la simetría cristalina.

-Minerales isotropos: Conducen el calor por igual sentido y la curva correspondiente es una circunferencia

-Minerales antisotropos: Ofrecen variaciones en las curvas d conductividad siendo estas elipses, salvo que las superficies sean normales a los ejes ópticos , en cuyo caso las figuras de conductividad son circulares.

3.5.-PROPIEDADES ELÉCTRICAS:

Los minerales tienen diferente capacidad para conducir la corriente eléctricaLa condición de electricidad es relativa al tipo de enlace de los cristales:

-Minerales con enlace puramente metálico son buenos conductores de electricidad. Por ejemplo metales nativos.-Los de enlace parcialmente metálicos, son semiconductores. Por ejemplo: algunos minerales sulfuros.-Minerales iónicos o de enlace covalente son generalmente son malos conductores.

Oro nativo

3.6.-PROPIDADES MAGNÉTICAS:

El magnetismo es una propiedad de algunos minerales de Fierro que atraen cualquier superficie imantada.

Ejemplo: Magnetita

IV.- PROPIEDADES

QUÍMICAS

PROPIEDADES QUÍMICAS

Cuando los minerales presentan igual forma cristalográfica pero son de diferente composición química. Ejemplos:

4.1 ISOMORFISMO:

NOMBRE MINERAL COMPOSICIÓN QUÍMICA

FORMA CRISTALOGRÁFICA

Calcita CO3Ca Trigonal

Rodocrocita CO3Mn Trigonal

Magnesita CO3Mg Trigonal

Siderita CO3Fe Trigonal

Blenda SZn Cúbico

Pirita S2Fe Cúbico

Galena SPb Cúbico

Cuando los minerales presentan diferentes formas de cristalización pero la misma composición química.

4.2 POLIMORFISMO:

FORMULA QUIMICA

MINERAL SISTEMA CRISTALINO

DUREZA PESO ESPECIFICO

CC

DiamanteGrafito

CúbicoHexagonal

101

32.53.51

CO3CaCO3Ca

CalcitaAragonita

RomboédricoOrtorrombico

33.5

2.722.95

ZnSZnS

EsfarelitaWurtzita

CúbicoHexagonal

3.5-43.5-4

3.9-4.13.98

S2FeS2Fe

PiritaMarcasita

CúbicoHexagonal

66

5.024.85

AuTe2AuTe2

CalaveritaKrennerita

MonoclínicoRombico

2.5-32-3

9.248.62

TiO2TiO2TiO2

RutiloAtanasaBrookita

TetragonalTetragonalRombico

6-6.55.5-65.5-6

4.233.904.14

Al2SiO5Al2SiO5Al2SiO5

AndalucitaSillimanita

Cianita

RombicoRombicoTriclínico

7.56.7

4.5-7

3.6-3.23.23

3.56-3.66

V.- CLASIFICACIÓN

DE LOS MINERALES

A)BASADO EN SU COMPOSICIÓN QUÍMICA

1.-ELEMENTOS NATIVOS

2.-SULFUROS

3.-SULFOSALES

4.-OXIDOS E HIDROXIDOS

5.-HALUROS

6.-CARBONATOS

7.-NITRATOS

8.-BORATOS

9.-SULFATOS Y CROMATOS

10.-TUNGSTATOS Y MOLIBDATOS

11.-FOSFATOS, ARSENIATOS Y VANADATOS

12.-SILICATOS

HAY APROXIMADA

MENTE 30 ELEMENTOS

NATIVOS.

METALES

SEMIMETALE

S

NO METAL

ES

2.-SULFUROSARGENTITA

PIRITA

GALENA

ESFALERITA

CHALCOPIRITA

MOLIBDENITA

COVELINA

CINABRIO

FORMULA: AmXnA:representa elementos metálicos

X:representa elementos no metálicos

3.-SULFOS

ALES

PIRARGITA

PROUSTITA

TETRAEDRITATENNANTITAENARGITA

BOURMNOMITA

JAMESONITA

Pueden ser consideradas como sulfuros dobles.

TIPO A2O-CUPRITA-CINCITA

TIPO AO2 – GRUPO DEL RUTILO

-RUTILO-PIROLUSITA-CASITERITA-URANINITA

TIPO AB2O4 – GRUPO DE LAS ESPINELAS

-ESPINELA-GAHNITA

-MAGNETITA

GRUPO DEL LA GOETHITA-DIASPORA-GOETHITA-BAUXITA

Los óxidos son compuestos donde el oxígeno esta combinado con uno o más metales

4.-OXIDOS E HIDROXIDOS

5.-HALUROS

Llamados también halogenuros. Se caracterizan por el predominio de los iones halógenos electronegativos, Cl , Br , F , I , tienen carga ⁻ ⁻ ⁻ ⁻débil y se polariza fácilmente.

Ejemplo: halita, fluorita

HalitaClNa

6.-CARBONATOS

GRUPO DE LA CALCITA-Calcita

-Magnesita-Siderita

-Rodocrosita

GRUPO DE LA DOLOMITA-Dolomita-Ankerita

GRUPO DEL ARAGONITO-Aragonito-Witherita-cerusita

CARBONATOS BÁSICOS DE COBRE

-Malaquita-Azurita

En la naturaleza, el carbono se une con

el oxigeno para formar el ión

carbonato CO3⁻⁻

7.-NITRATOS

El nitrógeno pentavalente forma con el oxigeno grupos iónicos

planos, triangulares, que constituyen radical monovalente

nitrato NO3⁻

NITRATO SÓDICO:-Nitratina

NITRATO POTÁSICO-Nitro

8.-BORATOS

El ión boro trivalente forma radical

BO2⁻,tambien hay tipos BO3, B2O3

KERNITA BORAX ULEXITA COLEMANITA

9.-SULFUROS O CROMATOS

GRUPO DE LA BARITINA-Baritina

-Celestina-Anglesita-Anhidrita-Crocoita

SULFATOS BASICO-Yeso

-Calcantita-Epsomita

-Alunita

El azúfre hexavalente forma grupos sulfatos o

radicales SO4 Y ⁻cromatos CrO4 con el ⁻

cromo hexavalente

10.-TUGSTATOS Y MOLIBDATOS

Iones hexavalentes de tungsteno y molibdeno

radicales WO4⁻

TUGSTATOS-Wolframita-Huebnerita-Ferberita

MOLIBDATOS-Wuelfenita-Powellita

11.-FOSFATOS, ARSENIATOS Y VANADATOSEl fosforo pentavalente forma un grupo iónico tetraédrico con el oxigeno PO4⁻⁻⁻ al igual que los

tetraedros de los sulfatos.El fósforo, arsénico y vanadio

pueden sustituirse mutuamente como ión central, coordinados en el

grupo tetraédrico de oxígenos.

TRIFILITA LITIOFILITA MONAZITA APATITO

12.-SILICATOSCasi un 25% de los

minerales son silicatados y más del 90% de la corteza terrestre, de cada 100 átomos, más de 60 son de oxígeno, más de 20 son de sílice, y de 6 a 7 de aluminio, correspondiendo 1 a 2 o más a elementos Fe, Ca, Mg, Na y K.

CUARZO

CLASE ESTRUCTURA PROPORCIÓNSi:O

EJEMPLOS

NEOSILICATOS TETRAEDROSINDEPENDIENTES

1:4 OLIVINOSiO4(Mg,Fe)2

SOROSILICATOS TETRAEDROSEN PAREJAS

2:7 HEMIMORFITA(Si2O7)Zn(OH)H2O

CICLOSILICATOS TETRAEDROS EN ANILLOS

1:3 BERILO(Si6O18)Be3Al2

INOSILICATOS TETRAEDROS ENCADENAS

SENCILLASCADENAS DOBLES

1:34:11

ENSATITA(SiO6)Mg2

TREMOLITA(Si6O22)Ca2Mg5(OH)2

FILOSILICATOS TETRAEDROSEN HOJAS

2:5 TALCO(Si4O10)Mg3(OH)2

TECTOSILICATOS TETRAEDROSEN ARMAZONES

1:2 CUARZOSiO2

B)BASADO EN EL USO O EMPLEO INDUSTRIAL

1.-MINERALES COMBUSTIBLES:

-Líquidos:

Petróleo

Gas natural

-Sólido

Carbón

-Metales preciosos: oro, plata, platino, etc.

- Metales básicos o no ferrosos: plomo,zinc, cobre, estaño, etc.

- Metales ferrosos o siderúrgicos: hierro, níquel manganeso, cobalto, etc.

2.-MINERALES METÁLICOS:

-Metales ligeros: aluminio, magnesio

- Metales de industria electrónica: cadmio, bismuto, germanio,etc.

- Metales radioactivos: uranio, thorio, radio, etc.

-Materiales abrasivos: corindón, granate, topacio, diamante,etc.

-Materiales aislante: mica, asbesto.

-Materiales refractarios: sílice, arcilla, alúmina, grafito, etc.

3.-MINERALES NO METALICOS:

-Materiales cerámicos: arcillas y feldespatos.

-Materiales de industria química: sal, salmuera, potasa, azúfre, etc.

-Materiales fertilizantes: fosfatos, potasa,etc.

-Materiales de construcción: arena, grava, gravilla, cemento, yeso, etc.

-Materiales ornamentales: mármol, travertino, granito, sienita, basalto, etc.

VI.-MINERALES

PRINCIPALES Y COMUNES

MINERALES PRINCIPALES

1.-MINERALES DEL ORO:

Oro nativo: Au

Electrum:Au(Ag,Cu)

Teleruros: Silvanita

Te2(Ag,Au) Calaverita Te2Au Petzita

Te(Ag.Au)2

2.-MINERALES DE LA PLATA Plata nativa Ag Argentita Ag2S Proustita Ag3AsS3

Pirargirita Ag3SbS3

Stephanita Ag5SbS4

Polybastita Sb2S11(Ag,Cu)16

Querargirita ClAg Embolita Ag(Br,Cl) Stromeyerita (Cu,Ag)2S

3.-MINERALES DE COBRE

Cobre nativo Cu Tetraedrita

Sb4S13(Cu,Fe,Zn,Ag)12 Enargita Cu3AsS4 Bornita Cu5FeS4 Covellita CuS Chalcosita Cu2S Chalcopirita Cu3FeS2 Atacamita Cu2Cl(OH)3 Cuprita Cu2O

4.- MINERALES DEL PLOMO:

Galena PbS Anglesita PbSO4

Boulangerita 5PbS2Sb2S3

Piromorfita Pb5Cl(PO4)3

Cerusita PbCO3

Massicot PbO Minio Pb3O4

5.- MINERALES DE ZINC:

Brunckita ZnS Blenda ZnS Wurtzita ZnS Goslarita ZnSO47H2O Smithsonita ZnCo3

Zincita ZnS Willemita (SiO4)Zn2

6.-MINERALES DE FIERRO:

Pirita FeS2

Marcasita FeS2

Melnivovita FeS2

Arsenopirita FeAsS Llollingita FeAs2

Siderita FeCO3

GoethitaFeO(OH)

7.-MINERALES DEL MANGANESO:

Alabandina MnS Pyrolusita MnO2

Hausmannita Mn3O4

Rodocrosita MnCO3

Rhodonita MnSiO3

Poianita MnO2

VII.- USOS Y APLICACIONES DE

ALGUNOS MINERALES

USOS Y APLICACIONES DE ALGUNOS MINERALES

Litio

El metal se usa como desoxidante y para extraer los gases no deseados durante la fabricación de fundiciones no ferrosas.

Potasio

El bromuro de potasio (KBr), se utiliza en fotografía, grabado y litografía, y en medicina como sedante.

Sodio

Como sal común o simplemente sal. Estroncio

Se utiliza en la fabricación de fuegos artificiales y en señales de ferrocarril.

Magnesio

El carbonato de magnesio (MgCO3), se utiliza como material refractario y aislante.

Cobre

Debido a su extraordinaria conductividad, el uso más extendido del cobre se da en la industria eléctrica.

Carnalita

Para Fertilizantes. Hierro

Comercialmente, el hierro puro se utiliza para obtener láminas metálicas galvanizadas y electroimanes.

Galena

Fue utilizada para construir los primeros receptores de radio.

Arcilla

Las arcillas rojas tienen aplicación fundamentalmente en la cerámica industrial (pavimentos, revestimientos y cerámica estructural) y alfarería.

Micas

La moscovita (mica blanca o mica común)) y la flogopita(otro tipo de mica) se usan como aislantes en la fabricación de aparatos eléctricos, en especial de válvulas electrónicas.

MUCHAS

GRACIAS POR SU

ATENCIÓN