MINERALOGÍA Y CRISTALOGRAFÍA

MINERALOGÍA Y CRISTALOGRAFÍA

CRISTALES

Concepto: De dos modos pueden presentarse en la naturaleza los minerales. En primer lugar, con cierta estructura definida y que se evidencia por algunas propiedades, que han de estudiarse luego, y en este caso tenemos la materia llamada cristalina. Un caso particular de ellos son los cristales, que tienen además formas geométricas, al estar limitadas  con caras planas naturales. En segundo lugar, los minerales con estructura fija, por tener en desorden sus partículas, quizás por haberse originado por un proceso rápido que no ha permitido su orientación correspondiente.

       Al llegar aquí se debe definir que es un cristal, concepto que puede desarrollarse de muy diferente modo según se considere o no el estado físico.

       La forma geométrica, fue largo tiempo considerada como la característica decisiva del cristal, hasta que Franz Neumann (1798- 1895) manifestó, hace mas de un siglo, que las caras que forman los cristales, no era mas que un resultado de propiedades vectoriales discontinua del medio cristalino, se inicio así una concepción física del cristal, según la cual lo es “todo cuerpo homogéneo cuya elasticidad varía con la dirección”.

      Otro autor ha dicho que “el cristal es un cuerpo (sólido o liquido) dotado de fuerzas moleculares directrices”.

      Otros tienden a separar los cristales líquidos de los sólidos, basándose en la cohesión, de que carecen aquellos. A la misma consideración obedecen las denominaciones dadas a los cristales líquidos, llamados semicristales.

Enlace:

       Los materiales geológicos son minerales y rocas. Los minerales son compuestos químicos naturales, mientras que las rocas, son compuestos o asociaciones de minerales. Debido a que los minerales son compuestos químicos, hallamos en ellos los tipos de enlaces que la química ha encontrado.

       Una de las características esenciales de los átomos es la posibilidad de unirse para formar compuestos. La manera como se unen estos átomos depende del número de electrones que poseen, de sus orbitales y de sus energías. A este fenómeno se lo llama cohesión y la manera como se unen enlace.

       Estos enlaces pueden ser fuertes, como en el caso del diamante, o débiles como en el caso del azufre. En general se clasifican en enlace primario y enlace secundario. Los primarios son los enlaces iónicos, covalentes y metálicos y los secundarios son los moleculares.

Enlace Iónico: se presenta en la sal común que esta constituida por iones de Na+ y Cl-. El átomo Na ha perdido un electrón y se ha transformado en un ion positivo (catión) que es aceptada en la cubierta electrónica del Cl-, en el cual se ha transformado en un ion negativo (anión). El cation y el anion se atraen electrostaticamente debido a sus cargas eléctricas opuestas, formándose en un enlace iónico.

Enlace Covalente: se presenta, por ejemplo en el diamante. En este caso cada uno de los átomos de carbono que forman el mineral, comparte un electrón suyo propio con el átomo vecino. Debido a ello, cada par de átomos esta compartiendo dos electrones en una dirección dada; en este caso en las direcciones de un tetraedro.

Enlace Metálico: se presenta por ejemplo, en la planta viva. En el enlace metálico, debido a la complejidad de la cubierta electrónica, los electrones de mayor energía son altamente móviles, y se mueven de un átomo a otro. Consecuencia de este tipo de enlace son una alta conductividad eléctrica y el  brillo metálico, así como la dureza, punto de fusión y punto ebullición.

Enlace Molecular: se presenta en el azufre, en este caso la unidad química que forma el mineral es una molécula en forma de anillo con ocho átomos de azufre. Los átomos que forman la molécula estan unidas entre sí por enlace covalente, pero entre sí las moléculas no se comparte ni cede ningún electrón, y el enlace es débil y de tipo residual.

ESTRUCTURA INTERNA DE LOS CRISTALES.

Cristalización

       Los cristales se forman a partir de disoluciones, fundidas y vapores. Los átomos en estos estados desarrollados tienen una disposición al azar, pero al cambiar la temperatura, presión y concentración pueden agruparse en una disposición ordenada y característica del estado cristalino. Como ejemplo de cristalización por una disolución, consideramos el cloruro de sodio (sal común) disuelto en agua.

       Los cristales deben formarse también de una solución por descenso de la temperatura o de la presión. Por otra parte, cuanto mayor sea la presión de una solución saturada, se producirá una sobresaturación, consecuentemente se formarán cristales. Por lo tanto en evaporación de disolvente por el descenso de la temperatura o por descenso de la presión; aunque la cristalización a partir de un vapor es menos corriente que el caso  de una disolución o de una presión, los principios básicos son muy parecidos. A medida que el vapor se enfría, los átomos o moléculas separadas se van aproximando entre sí, hasta formar eventualmente un sólido cristalino. El ejemplo más familiar de este tipo de cristalización es la formación de copos de nieves a partir de aire saturado de vapor de agua. Un cristal se forma también a partir de una masa fundida, de la misma manera que de una solución. El ejemplo más simple de cristalización  de una fusión es la formación de cristales de hielo cuando el agua se congela.

Coordinación

       Al formarse un compuesto no es de rigor que intervenga solo las valencias normales de los elementos reaccionantes, sino que es posible que ocurra unión entre las moléculas. Esta idea implica que el número de iones de tamaño grande que puede situarse alrededor de una central más pequeño está determinado principalmente por razones geométricas, es decir, por la relación de los radios. Si se considera que el radio de los aniones es generalmente  mayor al de los cationes, entonces las estructuras cristalinas se forman por agrupamientos regulares, compuestos por aniones, alrededor de cationes. Se infiere que el numero de aniones que rodea un cation es dependiente de los radios iónicos respectivos (numero de coordinación).

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