Propiedades físicas y químicas de los minerales
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Propiedades físicas y químicas de los minerales
- 1. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ FACULTAD DE INGENIERIA DE MINAS MINERIA GENERAL
- 2. 4. Propiedads químicas 3. Propiedades físicas de los minerales 2. Cristal 1. Mineral 5. Clasificación de los minerales 6.Minerales principales y comunes 7. Usos y aplicaciones de algunos minerales
- 3. I.- MINERAL
- 4. 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
- 6. 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
- 7. 2.3.- Sistemas cristalinos: CUBICO Ó REGULAR Ó ISOMÉTRICO: -Minerales: Galena, pirita, diamante, halita, etc. -Nucleo: Cubo pirita
- 8. CUADRÁTICO Ó TETRAGONAL: -Núcleo: Prisma recto de base cuadrada -Minerales: Rutilo, Zicrón, Chalcopirita, Pirohisita, estc. Rutilo
- 9. ORTORRÓMBICO Ó RÓMBICO -Núcleo: Prisma recto de base rectangular -Minerales: Aragonito, Baritina, Topacio, Marcasita, etc. Aragonito
- 10. HEXAGONAL: -Núcleo: Prisma recto de base hexagonal regular. -Minerales: Cuarzo, Calcita, Grafito, Apatito Grafito
- 11. MONOCLÍNICO: -Minerales: Yeso, Wolfrofamita, Ortoza, Moscovita, etc. -Núcleo: Prisma onioblicuo de base rectangular Yeso
- 12. TRICLÍNICO: -Núcleo: Prisma bioblicuo de base rectangular. -Minerales: Albita, Wollastonita, Turqueza, Tenorita, etc. Turqueza
- 13. III. PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS MINERALES
- 14. 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.
- 15. 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
- 16. 3.2.-PROPIEDADES DE COHESIÓN Y ELÁSTICIDAD: Vidrio volcánico llamado OBSIDIANA. NO es un mineral, muestra una excelente fractura concoidal 3.2.1.-Fractura Manera 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
- 17. Fractura irregular Fractura concoidal Fractura fibrosa o astillosa Ejemplos:
- 18. 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
- 19. 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
- 20. 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)
- 21. 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
- 22. 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
- 23. Mineral Color OLIVINO Verde amarillento a verde oliva PIROXENO Augita Verde puerro a negro, por alteración es rojiza ANFÍBOL Horblenda 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.
- 24. 3.3.2.- Brillo o lustre Es 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
- 25. -Brillo submetálico: Ejm: Cinabrio wolframita Submetálico
- 26. -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 Sedoso Resinoso Graso Nacarado Parlado
- 27. 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
- 28. Hematita tiene una raya de color café-rojizo Ejemplos:
- 29. 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
- 30. Mineral Raya Dureza OLIVINO Blanca 6,5 a 7 PIROXENO Augita Blanca grisácea 5,5 a 6 ANFÍBOL Horblenda 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.
- 31. 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 na chama 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°
- 32. 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
- 33. 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
- 34. 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.
- 35. 3.5.-PROPIEDADES ELÉCTRICAS: Los minerales tienen diferente capacidad para conducir la corriente eléctrica La 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
- 36. 3.6.-PROPIDADES MAGNÉTICAS: El magnetismo es una propiedad de algunos minerales de Fierro que atraen cualquier superficie imantada. Ejemplo: Magnetita
- 38. 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
- 39. Cuando los minerales presentan diferentes formas de cristalización pero la misma composición química. 4.2 POLIMORFISMO: FORMULA QUIMICA MINERAL SISTEMA CRISTALINO DUREZA PESO ESPECIFICO C C Diamante Grafito Cúbico Hexagonal 10 1 3 2.53.51 CO3Ca CO3Ca Calcita Aragonita Romboédrico Ortorrombico 3 3.5 2.72 2.95 ZnS ZnS Esfarelita Wurtzita Cúbico Hexagonal 3.5-4 3.5-4 3.9-4.1 3.98 S2Fe S2Fe Pirita Marcasita Cúbico Hexagonal 6 6 5.02 4.85 AuTe2 AuTe2 Calaverita Krennerita Monoclínico Rombico 2.5-3 2-3 9.24 8.62 TiO2 TiO2 TiO2 Rutilo Atanasa Brookita Tetragonal Tetragonal Rombico 6-6.5 5.5-6 5.5-6 4.23 3.90 4.14 Al2SiO5 Al2SiO5 Al2SiO5 Andalucita Sillimanita Cianita Rombico Rombico Triclínico 7.5 6.7 4.5-7 3.6-3.2 3.23 3.56-3.66
- 40. V.- CLASIFICACIÓN DE LOS MINERALES
- 41. A)BASADO EN SU COMPOSICIÓN QUÍMICA 1.-ELEMENTOS NATIVOS 2.-SULFUROS 3.-SULFOSALES 4.-OXIDOS E HIDROXIDOS 5.-HALUROS
- 42. 6.-CARBONATOS 7.-NITRATOS 8.-BORATOS 9.-SULFATOS Y CROMATOS 10.-TUNGSTATOS Y MOLIBDATOS 11.-FOSFATOS, ARSENIATOS Y VANADATOS 12.-SILICATOS
- 43. 1.-ELEMENTOS NATIVOS METALES SEMIMETALES NO METALES HAY APROXIMADAMENTE 30 ELEMENTOS NATIVOS. -Grupo del oro: oro, plata, cobre -Grupo del platino: platino -Grupo del hierro: hierro Grupo del arsénico: -arsénico -bismuto -azúfre -diamante -grafito
- 44. 2.-SULFUROS ARGENTITA PIRITA GALENA ESFALERITA CHALCOPIRITA MOLIBDENITA COVELINA CINABRIO FORMULA: AmXn A:representa elementos metálicos X:representa elementos no metálicos
- 45. 3.-SULFOSALES PIRARGITA PROUSTITA TETRAEDRITA TENNANTITA ENARGITA BOURMNOMITA JAMESONITA Pueden ser consideradas como sulfuros dobles.
- 46. TIPO A2O -CUPRITA -CINCITA TIPO A2O3 -CORINDON -HEMATITES -ILMENITA TIPO AO2 – GRUPO DEL RUTILO -RUTILO -PIROLUSITA -CASITERITA -URANINITA TIPO AB2O4 – GRUPO DE LAS ESPINELAS -ESPINELA -GAHNITA -MAGNETITA HIDROXIDO -BRUCITA -MANGANITA -PSILOMELANA 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
- 47. 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 Halita ClNa
- 48. 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⁻⁻
- 49. 7.-NITRATOS NITRATO SÓDICO: -Nitratina NITRATO POTÁSICO -Nitro El nitrógeno pentavalente forma con el oxigeno grupos iónicos planos, triangulares, que constituyen radical monovalente nitrato NO3⁻
- 50. 8.-BORATOS KERNITA BORAX ULEXITA COLEMANITA El ión boro trivalente forma radical BO2⁻,tambien hay tipos BO3, B2O3
- 51. 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
- 52. 10.-TUGSTATOS Y MOLIBDATOS TUGSTATOS -Wolframita -Huebnerita -Ferberita MOLIBDATOS -Wuelfenita -Powellita Iones hexavalentes de tungsteno y molibdeno radicales WO4⁻
- 53. 11.-FOSFATOS, ARSENIATOS Y VANADATOS TRIFILITA LITIOFILITA MONAZITA APATITO El 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.
- 54. 12.-SILICATOS Casi 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
- 55. CLASE ESTRUCTURA PROPORCIÓN Si:O EJEMPLOS NEOSILICATOS TETRAEDROS INDEPENDIENTES 1:4 OLIVINO SiO4(Mg,Fe)2 SOROSILICATOS TETRAEDROS EN PAREJAS 2:7 HEMIMORFITA (Si2O7)Zn(OH)H2O CICLOSILICATOS TETRAEDROS EN ANILLOS 1:3 BERILO (Si6O18)Be3Al2 INOSILICATOS TETRAEDROS EN CADENAS SENCILLAS CADENAS DOBLES 1:3 4:11 ENSATITA (SiO6)Mg2 TREMOLITA (Si6O22)Ca2Mg5(OH)2 FILOSILICATOS TETRAEDROS EN HOJAS 2:5 TALCO (Si4O10)Mg3(OH)2 TECTOSILICATOS TETRAEDROS EN ARMAZONES 1:2 CUARZO SiO2
- 56. B)BASADO EN EL USO O EMPLEO INDUSTRIAL 1.-MINERALES COMBUSTIBLES: -Líquidos: Petróleo Gas natural -Sólido Carbón
- 57. -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:
- 58. -Metales ligeros: aluminio, magnesio - Metales de industria electrónica: cadmio, bismuto, germanio,etc. - Metales radioactivos: uranio, thorio, radio, etc.
- 59. -Materiales abrasivos: corindón, granate, topacio, diamante,etc. -Materiales aislante: mica, asbesto. -Materiales refractarios: sílice, arcilla, alúmina, grafito, etc. 3.-MINERALES NO METALICOS:
- 60. -Materiales cerámicos: arcillas y feldespatos. -Materiales de industria química: sal, salmuera, potasa, azúfre, etc. -Materiales fertilizantes: fosfatos, potasa,etc.
- 61. -Materiales de construcción: arena, grava, gravilla, cemento, yeso, etc. -Materiales ornamentales: mármol, travertino, granito, sienita, basalto, etc.
- 62. VI.-MINERALES PRINCIPALES Y COMUNES
- 63. 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
- 64. 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
- 65. 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
- 66. 4.- MINERALES DEL PLOMO: Galena PbS Anglesita PbSO4 Boulangerita 5PbS2Sb2S3 Piromorfita Pb5Cl(PO4)3 Cerusita PbCO3 Massicot PbO Minio Pb3O4
- 67. 5.- MINERALES DE ZINC: Brunckita ZnS Blenda ZnS Wurtzita ZnS Goslarita ZnSO47H2O Smithsonita ZnCo3 Zincita ZnS Willemita (SiO4)Zn2
- 68. 6.-MINERALES DE FIERRO: Pirita FeS2 Marcasita FeS2 Melnivovita FeS2 Arsenopirita FeAsS Llollingita FeAs2 Siderita FeCO3 Goethita FeO(OH)
- 69. 7.-MINERALES DEL MANGANESO: Alabandina MnS Pyrolusita MnO2 Hausmannita Mn3O4 Rodocrosita MnCO3 Rhodonita MnSiO3 Poianita MnO2
- 70. VII.- USOS Y APLICACIONES DE ALGUNOS MINERALES
- 71. 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.
- 72. 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.
- 73. 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.
- 74. 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.