Naturaleza Física y Química de la Materia Mineral

Definición de Mineral

Los minerales son compuestos inorgánicos que se pueden formular, se hallan en estado sólido. La mayor parte están formados por materia cristalina, es decir, tienen una estructura interna ordenada. Su estructura, composición química y enlaces determinan sus propiedades. Son de origen natural y son recursos, se extraen de las rocas.

Definición de Roca

Las rocas son asociaciones de minerales, generalmente no más de cinco, no siendo de composición fija.

Procesos de Cristalización

Los minerales se forman en la naturaleza mediante procesos de cristalización (ordenación). Los procesos que dan lugar a la cristalización son los siguientes:

1. **Solidificación:** es el paso de un material de líquido a sólido, es el caso de los minerales magmáticos que, al enfriarse, pasan a sólidos.
2. **Sublimación:** es el paso de un mineral de gas a sólido, es el caso de los vapores de los volcanes ricos en dióxido de azufre, al enfriarse pierden el oxígeno y el azufre se solidifica.
3. **Meteorización:** el paso de un mineral primario a secundario por la acción del agua, el oxígeno o el CO₂.
4. **Precipitación química:** a partir de una disolución, si el disolvente se evapora, se forma un soluto sólido.
5. **Precipitación bioquímica:** son reacciones inducidas por algún ser vivo.
6. **Recristalización:** cuando en un cristal algún átomo es sustituido por otro.

Ambientes de Formación de los Minerales

Los minerales se forman en los siguientes ambientes:

1. **Magmático:** así se originan los silicatos, y se forman por solidificación o por sublimación.
2. **Sedimentario:** por meteorización y precipitación química o bioquímica en ambientes acuosos o por recristalización durante la litificación. Así se originan los sulfatos, los compuestos carbonatados y el sílice.
3. **Ambiente metamórfico:** se produce la recristalización debido a la temperatura o la presión.

Génesis Cristalina

En condiciones adecuadas de presión, tiempo y temperatura se produce la cristalización de grupos de átomos que actúan como núcleo de crecimiento. Sobre estos núcleos se añaden de forma ordenada nuevos átomos (el crecimiento es posible porque las capas externas no tienen completos sus átomos). Los cristales que forman los minerales se pueden ver o no a simple vista, esto depende del tiempo que dure el proceso de cristalización: a mayor tiempo, más grandes serán los cristales, y del tiempo que tarde en enfriarse el cristal. Si se enfría rápidamente, el cristal no se verá, ya que será más amorfo. El hábito es la forma externa que tienen los minerales cuando crecen en el espacio libremente.

La Estructura Interna de los Minerales: Redes Cristalinas

La unidad básica de la materia cristalina es el nudo, una sucesión de nudos forman una fila y varias filas un plano. Los nudos se repiten de forma periódica manteniendo determinadas distancias entre ellos y una dirección, formando una celda elemental. Según la distancia y los ángulos, van a formar las redes cristalinas, que son siete: cúbica, tetragonal, rómbica, hexagonal, monoclínica, triclínica y trigonal. Las redes son periódicas, simétricas, homogéneas y anisótropas.

Propiedades de los Minerales

1. En función de su enlace químico

Los minerales pueden formar todo tipo de enlaces dando lugar a distintos tipos de edificios:

• **Edificio iónico:** lo que les confiere dureza.
• **Edificio covalente:** lo que les produce alto grado de fusión.
• **Edificio metálico:** lo que les hace ser buenos conductores de la electricidad y del calor. También son dúctiles.
• **Edificios moleculares:** por fuerzas de Van der Waals.
• **Edificios mixtos.**

2. Polimorfismo

El polimorfismo es otra de las propiedades de los minerales por la que, en distintas condiciones de temperatura y presión, cristalizan originando estructuras diferentes. Es el caso del diamante y el grafito.

3. Isomorfismo

El isomorfismo es la propiedad por la que un mineral es capaz de variar su composición, pero no su estructura. Es el caso de las plagioclasas.

4. El Hábito

El hábito es la forma externa que tienen los minerales cuando crecen en el espacio libremente:

• Si el cristal crece en condiciones idóneas, se podrá estudiar de forma geométrica.
• Generalmente, en la realidad no encontramos modelos geométricos perfectos porque se producen alteraciones en la cristalización o se agregan impurezas.
• En ocasiones, por falta de espacio, los cristales crecen juntos dando lugar a **agregados cristalinos**, que pueden ser:
  1. **Uniáxicos:** son asociaciones paralelas de cristales, en los que una capa crece más que la otra y con distinta orientación los núcleos. Es el caso de las geodas y drusas.
  2. **Triáxicos:** dando lugar a dendritas (ramas de cristales unidas entre sí) y esqueletos (cristales huecos por dentro).
  3. **Maclas:** es la unión de dos o más cristales con relación de simetría. Las maclas pueden ser simples, en la que se asocian dos cristales, pudiendo ser de contacto o en punta de flecha, y de cruzamiento o compenetración.

5. Propiedades Físicas

• **Hábito:** es la propiedad por la que un determinado mineral cristaliza en un determinado sistema, pudiendo hablar de hábito prismático, laminar, etc.

Propiedades Físico-Mecánicas

• **Dureza:** es la propiedad de un mineral a ser rayado. Depende del enlace químico, los minerales con enlace covalente son más duros. Su cálculo se hace con la **escala de Mohs**, que va del 1 al 10, el talco es el más blando y el diamante el más duro.
• **Exfoliación y fractura:** es la resistencia que opone un mineral a romperse o partirse en capas. Los minerales se pueden romper de forma irregular o exfoliarse en capas (mica) o en forma poliédrica (calcita).
• **Color:** depende de las longitudes de onda que absorba, será blanco cuando no absorbe ninguna, negro si las absorbe todas. Algunos minerales muestran muchos colores y se dice que muestran coloración exótica, y otros solo uno, diciendo que tienen coloración inherente.
• **Raya:** es el color del mineral cuando se raya con una pieza de porcelana. Con respecto al color, es la prueba más fiable.
• **Birrefringencia:** es la propiedad de algunos minerales como la calcita, ya que si se coloca una pieza de calcita sobre un papel, las letras aparecen duplicadas.
• **Brillo:** puede ser metálico, vítreo, perlado, mate o submetálico.
• **Peso específico:** el oro tiene un gran peso específico.