Mineral
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Mineral
Un mineral, que por definición debe formarse mediante procesos naturales, es distinto de los equivalentes sintéticos producidos en el laboratorio. Las versiones artificiales de los minerales, como las esmeraldas, los zafiros, los diamantes y otras piedras preciosas valiosas, se producen regularmente en instalaciones industriales y de investigación y a menudo son casi idénticas a sus homólogos naturales.
Por su definición de sólido homogéneo, un mineral está formado por una única sustancia sólida de composición uniforme que no puede separarse físicamente en compuestos químicos más simples. La homogeneidad se determina en relación con la escala en la que se define. Un espécimen que parece homogéneo a simple vista, por ejemplo, puede revelar varios componentes minerales al microscopio o al exponerlo a las técnicas de difracción de rayos X. La mayoría de las rocas están compuestas por varios minerales diferentes; por ejemplo, el granito está formado por feldespato, cuarzo, mica y anfíbol. Además, los gases y los líquidos quedan excluidos por una interpretación estricta de la anterior definición de mineral. El hielo, el estado sólido del agua (H2O), se considera un mineral, pero el agua líquida no lo es; el mercurio líquido, aunque a veces se encuentra en depósitos de mineral de mercurio, tampoco se clasifica como mineral. Las sustancias que se asemejan a los minerales en cuanto a su química y presencia se denominan mineraloides y se incluyen en el ámbito general de la mineralogía.
Dado que un mineral tiene una composición definida, puede expresarse mediante una fórmula química específica. El cuarzo (dióxido de silicio), por ejemplo, se expresa como SiO2, porque los elementos silicio (Si) y oxígeno (O) son sus únicos constituyentes y aparecen invariablemente en una proporción de 1:2. La composición química de la mayoría de los minerales no está tan bien definida como la del cuarzo, que es una sustancia pura. La siderita, por ejemplo, no siempre se presenta como carbonato de hierro puro (FeCO3); el magnesio (Mg), el manganeso (Mn) y, en menor medida, el calcio (Ca) pueden sustituir al hierro. Dado que la cantidad de la sustitución puede variar, la composición de la siderita no es fija y oscila entre ciertos límites, aunque la relación entre el catión metálico y el grupo aniónico permanece fija en 1:1. Su composición química puede expresarse mediante la fórmula general (Fe, Mn, Mg, Ca)CO3, que refleja la variabilidad del contenido metálico.
Los minerales presentan una estructura atómica interna muy ordenada que tiene una forma geométrica regular. Debido a esta característica, los minerales se clasifican como sólidos cristalinos.Entre las Líneas En condiciones favorables, los materiales cristalinos pueden expresar su estructura interna ordenada mediante una forma externa bien desarrollada, a menudo denominada forma o morfología cristalina. Los sólidos que no presentan esta disposición interna ordenada se denominan amorfos. Muchos sólidos naturales amorfos, como el vidrio, se clasifican como mineraloides.
Tradicionalmente, los minerales se han descrito como resultantes exclusivamente de procesos inorgánicos; sin embargo, la práctica mineralógica actual suele incluir como minerales aquellos compuestos que se producen orgánicamente pero que satisfacen todos los demás requisitos de los minerales. El aragonito (CaCO3) es un ejemplo de un mineral formado inorgánicamente que también tiene una contraparte producida orgánicamente, aunque por lo demás es idéntica; la concha (y la perla, si está presente) de una ostra está compuesta en gran medida por aragonito formado orgánicamente. El cuerpo humano también produce minerales: la hidroxiapatita [Ca5(PO4)3(OH)] es el principal componente de los huesos y los dientes, y los cálculos son concreciones de sustancias minerales que se encuentran en el sistema urinario.
Nomenclatura
Mientras que los minerales se clasifican de forma lógica según sus principales componentes químicos aniónicos (con carga negativa) en grupos como los óxidos, los silicatos y los nitratos, se nombran de forma mucho menos científica o coherente. Los nombres pueden asignarse para reflejar una propiedad física o química, como el color, o pueden derivarse de diversos temas que se consideran apropiados, como, por ejemplo, una localidad, una figura pública o un mineralogista.
Clasificación de los minerales
Desde mediados del siglo XIX, los minerales se clasifican en función de su composición química. Según este esquema, se dividen en clases según su anión o grupo aniónico dominante (por ejemplo, haluros, óxidos y sulfuros). Varias razones justifican el uso de este criterio como factor de distinción en el nivel más alto de la clasificación de minerales.Entre las Líneas En primer lugar, las similitudes en las propiedades de los minerales con grupos aniónicos idénticos son generalmente más pronunciadas que las de aquellos con el mismo catión dominante. Por ejemplo, los carbonatos se parecen más entre sí que los minerales de cobre.Entre las Líneas En segundo lugar, es probable que los minerales que tienen idénticos aniones dominantes se encuentren en el mismo o similar entorno geológico.
Una Conclusión
Por lo tanto, los sulfuros tienden a aparecer juntos en los depósitos de vetas o de sustitución, mientras que las rocas que contienen silicatos constituyen gran parte de la corteza terrestre.Entre las Líneas En tercer lugar, la práctica química actual emplea un esquema de nomenclatura y clasificación de los compuestos inorgánicos basado en principios similares.
Sin embargo, los investigadores han descubierto que la composición química por sí sola es insuficiente para clasificar los minerales. La determinación de las estructuras internas, realizada mediante el uso de rayos X, permite una apreciación más completa de la naturaleza de los minerales. La composición química y la estructura interna constituyen conjuntamente la esencia de un mineral y determinan sus propiedades físicas; por tanto, la clasificación debe basarse en ambas. Los principios cristalográficos -es decir, los relativos tanto a la composición química como a la estructura cristalina- fueron aplicados por primera vez por el físico británico W. Lawrence Bragg y el mineralogista noruego Victor Moritz Goldschmidt en el estudio de los minerales de silicato. El grupo de los silicatos se subdividió en parte sobre la base de la composición, pero principalmente según la estructura interna. Basándose en la topología de los tetraedros de SiO4, las subclases incluyen los silicatos de estructura, de cadena y de lámina, entre otros. Estas clasificaciones de minerales son lógicas y están bien definidas.
Las divisiones más amplias de la clasificación utilizada en la presente discusión son (1) elementos nativos, (2) sulfuros, (3) sulfosales, (4) óxidos e hidróxidos, (5) haluros, (6) carbonatos, (7) nitratos, (8) boratos, (9) sulfatos, (10) fosfatos y (11) silicatos.
Asociaciones minerales y equilibrio de fases
En los apartados anteriores se ha ofrecido una visión general de los principales grupos minerales, pero no se han tratado los minerales como parte de los conjuntos de los tipos de roca ni se ha tratado el estudio experimental de los minerales y las apariciones en las rocas. La petrología, el estudio científico de las rocas, se ocupa en gran medida de identificar los minerales individuales en las rocas, junto con su abundancia, tamaño de grano y textura, ya que las rocas suelen estar formadas por una variedad de minerales. Esta información es esencial para comprender la historia de cualquier roca.
La investigación petrológica requiere una sólida comprensión de los principios de la mineralogía y la identificación de los minerales, así como una profunda familiaridad con los estudios teóricos y experimentales sobre el origen de las rocas. La presente sección se centra en el equilibrio de fases, en el que se basa en gran medida el vínculo entre el estudio de los minerales y el de las rocas.
Una fase es una sustancia homogénea que tiene una composición fija y propiedades químicas y físicas uniformes.
Una Conclusión
Por lo tanto, sólo un mineral que no presenta ninguna solución sólida puede considerarse una fase.
El equilibrio se refiere a la coexistencia estable de dos o más fases y se establece en función del tiempo. Si dos fases de una mezcla de agua y hielo coexisten de manera que la cantidad de cada una se fija indefinidamente, se dice que están en equilibrio. Los minerales de algunas rocas han coexistido desde su formación durante periodos de varios millones de años, pero no siempre se puede saber si los componentes de estas rocas están en equilibrio o siguen sufriendo cambios.
Basado en la experiencia de varios autores, mis opiniones, perspectivas y recomendaciones se expresarán a continuación (o en otros lugares de esta plataforma, respecto a las características en 2026 o antes, y el futuro de esta cuestión):
Un factor determinante del estado de equilibrio de los minerales es la presencia (o ausencia) de un borde de reacción, que es una región que separa dos o más minerales y que consiste en los productos de una reacción entre ellos. La ausencia de bordes de reacción observables entre minerales que se tocan físicamente sugiere que estaban en equilibrio en el momento en que se formó la roca. Se necesitan datos químicos adicionales sobre la distribución elemental entre los minerales para verificar esta suposición. Por el contrario, la presencia de bordes visibles megascópicamente o microscópicamente indica que algunos minerales no estaban en equilibrio. El granate, por ejemplo, puede reaccionar con la biotita coexistente para producir un borde de clorita entre ellos, revelando que los dos minerales no siempre estaban en equilibrio. Un petrólogo experimental debe asignar algún período de tiempo después del cual la ausencia de más cambios entre las fases indicará que se ha alcanzado el equilibrio. El período de tiempo es variable, dependiendo de la velocidad de las reacciones involucradas y en parte de la paciencia del investigador; puede ir desde unas pocas horas hasta varios años.
Los componentes son el número mínimo de especies químicas independientes que son necesarias para describir las composiciones de todas las fases presentes en un sistema.
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Traducción al inglés de Mineral: Mineral
Véase También
Agrominerales
Geología aficionada
Isomorfismo (cristalografía)
Lista de minerales – Lista de minerales para los que hay artículos en Wikipedia
Lista de minerales reconocidos por la Asociación Mineralógica Internacional – Lista de minerales reconocidos por la IMA
Recolección de minerales
Evolución de los minerales – Aumento de la diversidad de minerales a lo largo del tiempo
Mineral (nutriente), también conocido como mineral dietético – Elemento químico requerido como nutriente esencial por los organismos para realizar las funciones necesarias para la vida
Polimorfismo (ciencia de los materiales) – Capacidad de un material sólido de existir en más de una forma o estructura cristalina
Bibliografía
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Se puede considerar interesante, en este ámbito, el borde de reacción. Por ejemplo, un borde de reacción marrón que rodea un xenocristo de granate. Un factor determinante del estado de equilibrio de los minerales es la presencia (o ausencia) de un borde de reacción, una región que separa dos o más minerales y que consiste en los productos de una reacción entre ellos.
El nombre “mineral” parece provenir de la palabra latina minera, que significa “mina” o “minería”. En francés, se traduce en el adjetivo “minéral”, que describe el mundo subterráneo, minero. Describe los numerosos cuerpos presentes en la superficie de la tierra o a poca profundidad (menos de unos pocos kilómetros). Es importante distinguir el uso de los químicos, que todavía tarde, mucho después de la revolución lavoisiana, calificaron los cuerpos inorgánicos característicos de este medio subterráneo y minero como materia mineral. Una expresión como “carbón mineral”, en contraposición al “carbón animal” (obtenido por calcinación de huesos y a veces de carne), mantiene una oposición vitalista entre los reinos mineral y vital. El análisis temprano de las aguas minerales también es responsable de esta frontera borrosa, ya que los (bi)carbonatos y oxalatos, así como el ácido carbónico y los ferrocianuros, se clasifican fuera de la química orgánica, aunque en principio es la del elemento carbono.
Un mineral se caracteriza por sus propiedades físico-químicas (prueba del agua, prueba del ácido clorhídrico, resistencia mecánica, propiedades ópticas, etc.), de las que se extrae de forma habitual y emblemática su dureza clasificada en la escala de Mohs del 1 al 10 (sabiendo que el 10 es el más duro y el 1 el menos duro) y su fórmula química, que puede variar (véase mineralogía). En ciertos tipos de sitios cristalográficos, varios átomos pueden a veces sustituirse entre sí, dando lugar a sustituciones isomórficas. Es el caso, por ejemplo, del hierro y el magnesio en el olivino o del sodio y el calcio en la plagioclasa. La composición de un mineral se encuentra entonces a menudo entre extremos más o menos distantes, siendo cualquier compuesto intermedio parte de la serie. Por ejemplo, cualquier mica cuya composición esté entre la de la flogopita y la de la anita es una biotita.
Las variaciones de composición que se aceptan hacen que el mineralogista considere fácilmente a los minerales como especies minerales, caracterizadas ciertamente por sus propiedades físicas, de las cuales las más “visibles” o “fácilmente observables” pueden ser la simetría y la geometría de los ángulos, los clivajes, roturas y astillas, durezas, resistencias y texturas, trazos, color, brillo, transparencia e índice de refracción, diafanidad u opacidad óptica, reflectancia, fluorescencia o fosforescencia, radiactividad natural – y propiedades químicas – análisis, prueba de calentamiento con soplete, solvencia. … – , pero que no pueden confundirse a priori para el mineralogista con los cuerpos simples o compuestos químicos recogidos, purificados o fabricados artificialmente por el químico.
Algunos criterios mineralógicos permiten describir los minerales, pero a veces son poco discriminatorios: el color (minerales claros u oscuros, siendo característico sólo el color marrón-verde del olivino), la forma (cuando tiene formas cristalinas propias, se dice que el mineral es automorfo, cuando su forma está limitada por el crecimiento de los minerales vecinos, se dice que es xenomorfo), el lustre (lustre graso o vítreo del cuarzo, lustre metálico de la mica negra, lustre nacarado de la mica blanca), el clivaje (plano de lámina, escalonado o en escalera).
Como excepción histórica en el estado sólido, el mercurio, que es líquido a temperatura ambiente (sólo forma un cristal por debajo de -39°C), también se considera un mineral en la categoría de elementos nativos. Algunos sólidos no cristalizados y amorfos, como el ópalo (un mineraloide compuesto por diferentes fases de sílice, similar a una roca) y el ámbar (una roca orgánica derivada de un flujo de savia fosilizada), también se consideran tradicionalmente minerales, mientras que los vidrios naturales quedan excluidos. Un mineral debe ser macroscópicamente homogéneo, pero esto no impide que la detección de mezclas microscópicas de minerales conduzca ipso facto a su descalificación como mineral global.
El número de especies minerales sigue aumentando con la mejora de las técnicas analíticas. A finales del siglo XVIII había un centenar, 800 en 1890, mil en 1920, dos mil en 1964, tres mil en torno a 1977 y cuatro mil en 20054. En 2016, se registraron más de 4.750 mineralesc. Se clasifican principalmente según criterios químicos y cristalográficos. Pueden clasificarse según varios sistemas de clasificación, como la clasificación de Dana, la de Strunz o un índice químico de minerales, como el índice químico de minerales de Hey.