Cristaloquimica. Un mineral tiene una composición química

INFORME MINERALOGIA

TEMA: CRISTALOQUIMICA

PRESENTADO POR:

MARIA CAMILA PORTILLA ESCORCIA

Cod. 201411514

CARLOS A. CAICEDO FERNANDEZ

Cod. 201410209

PRESENTADO A:

ING. FREDY ALEXANDER FONSECA BENITEZ

UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA UPTC

SECCIONAL SOGAMOSO

ESCUELA DE INGENIERIA DE MINAS

SOGAMOSO, BOYACA

25 DE JUNIO DE 2015

INTRODUCCION           

Un mineral tiene una composición química característica que puede variar dentro de ciertos límites, es de fundamental importancia ya que de ella dependen en gran medida muchas de sus propiedades. Sin embargo, estas propiedades no solo dependen de la composición química, sino también de la distribución geométrica de los átomos o iones que aparecen en el mineral y de la naturaleza de las fuerzas eléctricas que los unen.

Para comprender los minerales debemos tener en cuenta su estructura y sus enlaces, así como su química. En este informe veremos el estudio de la estructura real, es decir, de cómo los átomos o iones ocupan los “puntos” y de cómo las fuerzas que existen entre ellos mantienen la estructura y determinan sus propiedades; para esto debemos comprender la naturaleza de los diferentes enlaces tipo iónico, covalente y metálico presentados en los minerales, así también la clasificación química de estos.

Como resultado de intereses comunes entre cristalografía y química, surgió la Cristaloquímica. Esta ciencia estudia la explicación de las relaciones entre la composición química, estructura interna y propiedades físicas de la materia cristalina. En la mineralogía es útil como elemento de unificación mediante el cual pueden conectarse fenómenos descriptivos que de otro modo parecen no poseer relación alguna.

Antes de considerar los aspectos estructurales químicos de los minerales, es necesario repasar algunos conceptos elementales de iones y átomos, así como sus fuerzas de enlace en los materiales cristalinos:

La mayoría de sustancias son compuestos formados por la combinación de sustancias simples llamados elementos, los cuales no se descomponen por reacciones químicas. En 1805, un maestro de escuela inglés, John Dalton, sugirió que las leyes de las combinaciones químicas podrían explicarse si cada elemento estuviese formado por un tipo especial de partículas idénticas, diminutas e indestructibles llamadas átomos. La combinación química de los elementos implica la unión de átomos en proporciones simples para formar parejas similares de grupos de átomos, los cuales se conocen como moléculas. En 1896 luego del descubrimiento de la radiactividad, se produjeron grandes avances en el estudio de la materia y se descubrió que los átomos están formados por partículas de diversos tipos. La masa de un átomo está centrada en un núcleo macizo, muy pequeño compuesto por dos tipos de partículas llamadas protones y neutrones; los protones poseen una unidad positiva de carga electroestática mientras que los neutrones no tienen ningún tipo de carga electroestática. El núcleo del átomo está rodeado por una región mucho más espaciosa escasamente poblada de electrones, los cuales tienen una masa muy diminuta y poseen una unidad negativa de carga, estos se mueven a gran velocidad y a grandes distancias con respecto al radio del núcleo. El número de electrones orbitales es el mismo que el número de protones en el núcleo, por lo que las cargas electrostáticas están equilibradas.

La tabla periódica es el listado químico de los elementos que más se utilizan, en esta tabla los elementos están ordenados, por orden creciente a partir el orden atómico, porque este ordenamiento pone mejor en evidencia la repetición periódica de las propiedades físicas y químicas de los elementos, dicho de otro modo la carga del núcleo y el número de electrones en el átomo neutro son los que determinan el orden que presentan los elementos. La tabla se organiza en grupos y periodos, la mayor parte de los elementos son metales, pero los sombreados en la parte derecha son no metales. Los metales poseen propiedades características tales como la alta conductividad eléctrica, brillo metálico, puntos de fusión generalmente altos, ductilidad, y maleabilidad. En cambio los no metales presentan baja conductividad eléctrica, carecen de brillo metálico y en estado sólido son frágiles. La última columna de la tabla contiene los gases nobles inertes.

DESARROLLO DEL INFORME

En 1913 Bohr sugirió que un electrón en órbita alrededor de un núcleo atómico, puede presentarse solo con valores particulares de momento angular y en consecuencia, solo en determinados niveles de energía, los cuales permanecen constantes mientras el electrón no cambie su órbita. Bohr postulo que cuando un electrón se mueve de un nivel de energía a un orbital, con un nivel de energía más bajo, se emite un Quanto de radiación especifico ( denotaba en la física cuántica primitiva tanto el valor mínimo que puede tomar una determinada magnitud en un sistema físico, como la mínima variación posible de este parámetro al pasar de un estado discreto a otro.), los electrones de un átomo se encuentran en ciertas zonas orbitales permitidas, o niveles de energía llamados capas cuánticas. Bohr y Bury propusieron que el máximo número de electrones que pueden aparecer en cada capa, puede darse por la formula   , en la cual n representa el n número de capa cuántica, en el interior de cada capa cuántica los electrones están distribuidos en sub-orbitales (s, p, d, f).[pic 1]

Nos hemos referido a los átomos como entes de igual número de electrones y protones. Sin embargo los elementos de la tabla periódica puede dividirse en dos grupos, unos que tienen tendencia a recibir electrones (no metales) y otros tienden a ceder (metales). Cuando un átomo pierde uno o más electrones de su configuración electrónica se forma un catión y al adicionársele electrones resulta un anión, ambos procesos son energéticos, la energía requerida para extraer el electrón y llevarlo a el infinito se denomina, potencial de ionización, este valor expresa la atracción que un núcleo de átomo neutro, ejerce sobre un electrón en una orbital parcialmente lleno. Aunque los potenciales de ionización son indicadores de algunas propiedades químicas, Linus Pauling desarrollo un concepto adición llamado electronegatividad, es una medida de la capacidad de un átomo, contenido en una molécula o en una estructura cristalina, para atraer electrones a su órbita externa, los elementos con baja electronegatividad son donadores de electrones, y los que poseen alta electronegatividad son aceptadores. El concepto de electronegatividad es útil en la evaluación del tipo formado entre átomos distintos (enlaces iónicos y enlaces covalentes).

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