Materia y minerales – Propiedades físicas de los minerales.

Ciencias de la Tierra
UNA INTRODUCCIÓN A LA GEOLOGÍA FÍSICA
Octava edición
Edward J. Tarbuck
Frederick K. Lutgens

Los minerales son sólidos formados por procesos inorgánicos.
Cada mineral tiene una disposición ordenada de átomos (estructura cristalina) y una composición química definida, que le proporciona un conjunto único de propiedades
físicas. Dado que la estructura interna y la composición química de un mineral son difíciles de determinar sin la ayuda de ensayos y aparatos sofisticados, se suelen utilizar en su identificación las propiedades físicas más fácilmente reconocibles.

Principales propiedades diagnósticas

Las propiedades físicas diagnósticas de los minerales son las que se pueden determinar mediante la observación o realizando una prueba sencilla. Las principales propiedades
físicas utilizadas habitualmente para identificar muestras pequeñas de minerales son: la forma cristalina, el brillo, el color, la raya, la dureza, la exfoliación o la fractura y el peso específico. Las propiedades secundarias (o «especiales») que una cantidad limitada de minerales exhiben son: el magnetismo, el sabor, el tacto, el olor, la elasticidad, la maleabilidad, la birrefracción y la reacción química con ácido clorhídrico.

Forma cristalina. La mayoría de nosotros piensa en un cristal como un lujo raro, cuando en realidad la mayoría de los objetos sólidos inorgánicos está compuesta por cristales. La razón de este concepto erróneo es que la mayoría de los cristales no exhibe su forma cristalina. La
forma cristalina es la expresión externa de un mineral que refleja la disposición interna ordenada de los átomos.
En la Figura 3.10 se ilustra la forma característica del mineral que contiene hierro pirita.
En general, dondequiera que se permita la formación de un mineral sin restricciones de espacio, desarrollará cristales individuales con caras cristalinas bien formadas.
Algunos cristales, como los del mineral cuarzo, tienen una forma cristalina muy clara que puede ser útil en su identificación. Sin embargo, casi siempre el crecimiento cristalino es interrumpido debido a la competición por el espacio, lo que se traduce en una masa de intercrecimiento de cristales, ninguno de los cuales exhibe su forma cristalina.


Figura 3.10 La forma cristalina es la expresión externa de una estructura ordenada interna del mineral. La pirita, normalmente conocida como «el oro de los tontos», a menudo forma cristales cúbicos. Puede exhibir líneas paralelas (estriaciones) en las caras.
(Foto de E. J. Tarbuck.)

tienen el aspecto de metales, con independencia del color, se dice que tienen un brillo metálico. Los minerales con brillo no metálico se describen mediante diversos adjetivos, entre ellos vítreo, perlado, sedoso, resinoso y terroso (mate). Algunos minerales tienen un brillo parcialmente
metálico y se dice que son submetálicos.

Color

Aunque el color es una característica obvia de un mineral, a menudo es una propiedad diagnóstica poco fiable. Ligeras impurezas en el mineral común cuarzo, por ejemplo, le proporcionan una diversidad de colores, entre ellos el rosa, el púrpura (amatista), blanco e incluso negro (véase Figura 3.24 ). Cuando un mineral, como el cuarzo, exhibe una variedad de colores, se dice que posee coloración exótica. La coloración exótica suele estar causada por la inclusión de impurezas, como iones extraños, en la estructura cristalina. De otros minerales,
por ejemplo, el azufre, que es amarillo, y la malaquita, que es verde brillante, se dice que tienen coloración inherente.

Cuarzo. Algunos minerales, como el cuarzo, se presentan en diversos colores. Aquí se muestran el cristal de roca (incoloro), la amatista (cuarzo púrpura), el citrino (cuarzo amarillo) y el cuarzo ahumado (de gris a negro). (Foto de
E. J. Tarbuck.)

Raya

La raya es el color de un mineral en polvo y se obtiene frotando a través del mineral con una pieza de porcelana no vidriada denominada placa de raya (Figura 3.11). Aunque el color de un mineral puede variar de una muestra a otra, la raya no suele cambiar y, por consiguiente, es la propiedad más fiable. La raya puede ser también una ayuda para distinguir minerales con brillos
metálicos de minerales que tienen brillos no metálicos.
Los minerales metálicos tienen en general una raya densa y oscura, al contrario que los minerales con brillos no metálicos.

Figura 3.11 Aunque el color de un mineral puede no ser de mucha utilidad para su identificación, la raya, que es el color del
mineral en polvo, puede ser muy útil.

Dureza

Una de las propiedades diagnósticas más útiles es la dureza, una medida de la resistencia de un mineral a la abrasión o al rayado. Esta propiedad se determina frotando un mineral de dureza desconocida contra uno de dureza conocida, o viceversa. Puede obtenerse un valor numérico utilizando la escala de Mohs de dureza, que consiste en diez minerales dispuestos en orden desde 1 (el más blando) hasta 10 (el más duro), como se muestra en la Figura 3.12. Nótese que la escala de Mohs es una clasificación relativa, y que no implica que el mineral número 2,
yeso, sea dos veces más duro que el mineral 1, talco.
Cualquier mineral de dureza desconocida puede compararse con minerales u otros objetos de dureza conocida. Por ejemplo, las uñas tienen una dureza de 2,5, una moneda de cobre, de 3,5, y un trozo de cristal, de 5,5.

El mineral yeso, que tiene una dureza de 2, puede rayarse fácilmente con una uña. Por otro lado, la calcita mineral, que tiene una dureza de 3, rayará una uña, pero no el cristal. El cuarzo, el más duro de los minerales comunes, rayará el cristal.

Figura 3.12 Escala de dureza de Mohs, con la dureza de algunos objetos comunes.

Exfoliación y fractura

En la estructura cristalina de un mineral, algunos enlaces son más débiles que otros. Esos
enlaces se sitúan en los puntos en los cuales un mineral se romperá cuando se someta a tensión. La exfoliación (kleibentallar) es la tendencia de un mineral a romperse a lo largo de planos de enlaces débiles. No todos los minerales tienen planos definidos de enlaces débiles, pero los que poseen exfoliación pueden ser identificados por sus superficies lisas distintivas, que se producen
cuando se rompe el mineral.
El tipo más sencillo de exfoliación es exhibido por las micas. Dado que las micas tienen enlaces débiles en una dirección, se exfolian formando láminas planas y delgadas.
Algunos minerales tienen diversos planos de exfoliación, que producen superficies lisas cuando se rompen, mientras que otros exhiben poca exfoliación y, aún otros, no tienen en absoluto esta característica. Cuando los minerales se rompen uniformemente en más de una dirección, la exfoliación se describe por el número de planos exhibido y los ángulos a los cuales se producen (Figura 3.13).
No confundir exfoliación con forma cristalina. Cuando un mineral exhibe exfoliación, se romperá en trozos que tengan la misma geometría. Por el contrario, los cristales de cuarzo no tienen exfoliación. Si se rompen, se fracturan en formas que no se parecen entre sí ni a los cristales originales. Los minerales que no exhiben exfoliación cuando se rompen, como el cuarzo, se dice que tienen fractura.
Los que se rompen en superficies curvas lisas que recuerdan a vidrios rotos tienen una fractura concoide (Figura 3.14). Otros se rompen en astillas, pero la mayoría de los minerales se fracturan de forma irregular.

Direcciones de exfoliación comunes exhibidas por los minerales.
Figura 3.14 Fractura concoide. Las superficies curvas lisas se
producen cuando los minerales se rompen como el vidrio. (Foto de
E. J. Tarbuck.)

Otras propiedades de los minerales


Además de las propiedades ya comentadas, algunos minerales pueden reconocerse por otras propiedades distintivas. Por ejemplo, la halita es la sal ordinaria, de manera que puede identificarse fácilmente con la lengua. Las finas láminas de mica se doblarán y recuperarán elásticamente su forma. El oro es maleable y puede ser fácilmente moldeable. El talco y el grafito producen sensaciones distintas; el talco produce la sensación jabonosa y el grafito, de grasa. Unos pocos minerales, como la magnetita, tienen un elevado contenido en hierro y pueden ser captados por un imán, mientras que algunas variedades son imanes naturales y atraerán pequeños objetos que contengan hierro, como los alfileres y los clips.
Además, algunos minerales exhiben propiedades ópticas especiales. Por ejemplo, cuando se coloca una pieza transparente de calcita sobre material impreso, las letras aparecen duplicadas. Esta propiedad óptica se conoce como birrefracción. Además, la raya de muchos minerales
que contienen azufre huele a huevos podridos. Un ensayo químico muy sencillo consiste en colocar una gota de ácido clorhídrico diluido de un cuentagotas en la superficie fresca de un mineral. Algunos minerales, denominados carbonatos, producirán efervescencia con el
ácido clorhídrico. Este ensayo es útil para identificar el mineral calcita, que es un carbonato mineral común.
En resumen, una serie de propiedades químicas y físicas especiales son útiles para identificar ciertos minerales. Entre ellas se cuentan el sabor, el olor, la elasticidad, la maleabilidad, el tacto, el magnetismo, la birrefracción y la reacción química con ácido clorhídrico. Hay que recordar que cada una de estas propiedades depende de la composición (elementos) de un mineral y de su estructura (cómo están dispuestos sus átomos).

Iñaki Alonso

Iñaki Alonso Administrador / Espeleologia

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