Mineral

Mineral ( alemán  Мineral o francés  minéral , del latín tardío  (аеs) minerale  - ore [1] ) es una parte de rocas , minerales , meteoritos , homogéneos en composición y estructura , que es un producto natural de procesos geológicos y es un compuesto químico o elemento químico .

El mineral puede estar en cualquier estado de agregación , mientras que la mayoría de los minerales son sólidos . Los minerales se dividen en que tienen una estructura cristalina , amorfos y minerales que tienen una forma externa de cristales, pero se encuentran en un estado amorfo ( minerales metamícticos ). [2] [3] Una roca puede estar formada por varios minerales formadores de rocas de diferentes tipos (roca polimineral) o por un solo mineral formador de rocas (roca monomineral). La frase " material mineral " también se usa en la literatura .

Término y descripción

El término "mineral" se utiliza para denotar un mineral individual, especie y variedad [4] . Un mineral como especie mineral es un compuesto químico  natural que tiene una determinada composición química y estructura cristalina. Si las diferencias en la composición química con identidad estructural no son muy grandes, las variedades minerales se distinguen por el color, la morfología u otras características: por ejemplo, el cristal de roca , la amatista , el citrino , la calcedonia son variedades de cuarzo . Los minerales individuales  son cuerpos minerales, entre los cuales hay interfaces, por ejemplo, cristales y granos [3] .

La mineralogía es el estudio de los minerales . El origen de los minerales se aclara mediante la mineralogía genética , y el estudio de las especies minerales se lleva a cabo mediante la filogenia de los minerales .

Desde la década de 1950, el descubrimiento de un nuevo mineral y su nombre han sido aprobados por la Comisión de Nuevos Minerales y Nombres de Minerales de la Asociación Mineralógica Internacional (MMA) [5] . En la actualidad, se han identificado más de 5336 [6] especies de minerales, y la comisión aprueba anualmente varias docenas de nuevas, pero solo se distribuyen ampliamente entre 100 y 150 minerales.

También se consideran minerales algunas sustancias naturales que son líquidas en condiciones atmosféricas (por ejemplo, el mercurio nativo , que llega a un estado cristalino a menor temperatura). El agua , por el contrario, no se clasifica como mineral, considerándose como un estado líquido (fundido) del hielo mineral . Algunos minerales se encuentran en estado amorfo y no tienen una estructura cristalina . Esto se aplica principalmente a los llamados minerales metamíticos , que tienen una forma externa de cristales, pero se encuentran en un estado vítreo amorfo debido a la destrucción de su red cristalina original bajo la influencia de la radiación radiactiva dura de los elementos radiactivos ( uranio , torio , etc.) incluidos en su propia composición . Los minerales distintivos son claramente cristalinos , amorfos  : metacoloides (por ejemplo, ópalo , leschatellerita y otros) y minerales metamictos que tienen una forma externa de cristales, pero en un estado vítreo amorfo.

Propiedades físicas de los minerales

Las propiedades físicas de los minerales están determinadas por su estructura cristalina y su composición química. Existen propiedades físicas escalares de los minerales y propiedades vectoriales , cuyos valores dependen de la dirección cristalográfica. Un ejemplo de una propiedad escalar es la densidad , las propiedades vectoriales son la dureza , las propiedades cristal-ópticas, etc. Las propiedades físicas se dividen en mecánicas, ópticas, luminiscentes, magnéticas, eléctricas, térmicas, radiactivas [3] .

El hábito de los cristales se determina mediante inspección visual; se usa una lupa para examinar muestras pequeñas . Además de la forma externa de los cristales y otras segregaciones, el color, el brillo, la escisión y la separación, la dureza, la fragilidad y la fractura son de gran importancia en la descripción y el diagnóstico visual de los minerales, especialmente en condiciones de campo [7] . Al diagnosticar algunos minerales, también son importantes la maleabilidad, la flexibilidad (resistencia a la fractura) y la elasticidad.

• dureza _ Determinado por la escala de Mohs . En esta escala, el mineral de referencia más duro es el diamante (10 en la escala de Mohs, con una dureza absoluta de 1600), y el más blando es el talco (1 en la escala de Mohs, con una dureza absoluta de 1, se raya con una uña). La dureza de un mineral no siempre es la misma en todos los lados del cristal, lo que se deriva de su estructura cristalina: en algunas direcciones, la red cristalina puede estar empaquetada más densamente que en otras. Por ejemplo, la kyanita tiene una dureza de 5,5 en la escala de Mohs en una dirección y de 7 en la otra.
• Escisión  : la capacidad de un mineral para dividirse a lo largo de ciertas direcciones cristalográficas.
• La fractura  es una característica específica de la superficie del mineral en una fractura fresca sin escisión.
• El templado  es una película delgada de color o multicolor que se forma en la superficie desgastada de algunos minerales debido a la oxidación .
• Fragilidad  : la fuerza de los granos minerales (cristales), que se encuentra durante la división mecánica. La fragilidad a veces se vincula o se confunde con la dureza, lo cual es incorrecto. Otros minerales muy duros pueden partirse fácilmente, es decir, volverse quebradizos (por ejemplo, el diamante).
• Densidad  - la masa de una unidad de volumen de una sustancia, expresada en g / cm 3 . El nombre anterior, obsoleto, es gravedad específica ; todavía se puede encontrar en viejos libros de texto de mineralogía.
• Gravedad específica  : una característica utilizada para determinar la unidad de masa de un mineral, es la relación entre la densidad (masa por unidad de volumen) del mineral y la densidad del agua. La gravedad específica puede servir como característica de diagnóstico para algunas clases de minerales. Entre los minerales comunes, los óxidos y los sulfuros tienen una gravedad específica más alta porque incluyen elementos con una masa atómica alta . Los metales nativos y los compuestos intermetálicos tienen la densidad específica más alta . Kamacite (níquel hierro meteórico ) tiene una densidad específica de 7,9 [8] , mientras que la densidad del oro nativo alcanza los 19,3 g/cm3 .

Propiedades ópticas

• El brillo  es un efecto de luz causado por el reflejo de parte del flujo de luz que incide sobre un mineral. Depende de la reflectividad del mineral.
• El color  es un signo que caracteriza definitivamente a algunos minerales ( malaquita verde , lapislázuli azul, cinabrio rojo ), y es muy engañoso en una serie de otros minerales, cuyo color puede variar en un amplio rango dependiendo de la presencia de impurezas de cromóforo. elementos o defectos específicos en la estructura cristalina ( fluoritas , cuarzos , turmalinas ).
  • El color de la raya  es el color de un mineral en un polvo fino, generalmente determinado al raspar la superficie áspera de una galleta de porcelana .
• La refracción , la dispersión y la polarización caracterizan sus constantes ópticas: el índice de refracción, el ángulo entre los ejes ópticos, el signo óptico del cristal, la orientación de la indicatriz óptica , etc.

Propiedades magnéticas

El magnetismo depende del contenido principalmente de hierro ferroso, se detecta utilizando un imán convencional .

Encontrar minerales en la naturaleza

• formador  de rocas - formando la base de la mayoría de las rocas;
• accesorio  : a menudo presente en las rocas, pero rara vez representa más del 5% de la roca;
• minerales raros  , cuyos hallazgos son únicos o no numerosos;
• minerales  que contienen componentes industrialmente valiosos en su composición y forman acumulaciones significativas en depósitos de minerales .

• Los minerales individuales  son partes constituyentes de los agregados minerales. Estos son cristales separados, granos y segregaciones esféricas o casi esféricas de minerales, separados entre sí por interfaces físicas y que representan la forma de ocurrencia de las especies minerales en la naturaleza. El individuo mineral es el concepto original de la mineralogía, es decir, granos y cristales idiomórficos, en la forma en que se presentan las especies minerales en la naturaleza; los individuos pueden ser granos - "cristales individuales" o esferocristales, a partir de los cuales se construyen agregados minerales simples ( Yu. M. Dymkov , 1966)
• Los agregados minerales  son intercrecimientos de minerales individuales del mismo o de diferentes minerales. Pueden ser de una o varias etapas. El agregado mineral es el concepto inicial de la mineralogía. A nivel de organización de la materia, siguiendo el concepto de “individuo”, un agregado es un cúmulo de individuos que, con un desarrollo ideal, no presenta signos claros de figuras simétricas (esta es una diferencia fundamental con los individuos -según Yu. M. Dymkov , 1966).
• Los cuerpos minerales  son acumulaciones de agregados minerales con límites naturales. Sus tamaños varían desde microscópicos hasta muy grandes, acordes con la escala de los objetos geológicos.

Química de los minerales

La abundancia de minerales en la Tierra es consecuencia directa de su composición química, la cual, a su vez, depende de la abundancia de varios elementos químicos. La mayoría de los minerales observados se extraen de la corteza terrestre . La mayoría de los minerales tienen en su composición principal solo 8 elementos, los más comunes en la corteza terrestre: oxígeno , silicio , aluminio , hierro , magnesio , calcio , sodio y potasio (en orden descendente). Juntos, estos ocho elementos representan hasta el 98% del peso de la corteza terrestre. De estos ocho, el oxígeno es de particular importancia, constituyendo el 46,6% del peso de la corteza terrestre, y el silicio, constituyendo el 27,7% [9] .

La composición química de los minerales, por regla general, es similar en composición a la roca a partir de la cual se formaron. Entonces, el olivino se forma a partir de magma rico en hierro y magnesio, y el magma rico en silicatos se cristaliza en un mineral rico en silicatos, como el cuarzo . Las calcitas se forman en calizas ricas en calcio y carbonatos .

La composición química puede variar entre los miembros de una gama de minerales. Por ejemplo, las plagioclasas , que forman parte del grupo de los aluminosilicatos del marco  - feldespatos , en términos de composición química, representan una serie isomórfica continua de aluminosilicatos de sodio y calcio - albita y anortita con miscibilidad ilimitada . Hay 4 variedades identificadas entre la albita rica en sodio y la anortita rica en calcio: oligoclasa , andesina , labradorita y bytonita [10] [11] . Otros ejemplos de tales series incluyen la serie del olivino desde la forsterita rica en magnesio hasta la fayalita rica en hierro [12] y la serie de la wolframita desde la hübnerita rica en manganeso hasta la ferberita rica en hierro [13] .

La presencia de series minerales se explica por sustitución química. En la naturaleza, los minerales no son materiales puros. Contienen impurezas, que consisten en cualquier elemento que se encuentre en un sistema químico dado. Como resultado, a veces un determinado elemento es reemplazado por otro [14] . Tal sustitución generalmente ocurre entre iones de tamaños similares y cargas idénticas. Por ejemplo, K + no puede reemplazar a Si 4+ debido a la incompatibilidad química y estructural causada por una gran diferencia en tamaño y carga, y el reemplazo de Si 4+ por Al 3+ ocurre con bastante frecuencia, ya que son similares en tamaño, carga y carga. abundancia en la corteza terrestre, que observamos en el ejemplo de las plagioclasas.

Los cambios de temperatura, presión y composición química afectan la composición mineralógica de una roca determinada. Los cambios en la composición química pueden ser causados ​​por procesos como la erosión del suelo y la meteorización, así como el metasomatismo . Los cambios de temperatura y presión ocurren cuando la roca fuente sufre un cambio tectónico o magmático hacia un régimen físico diferente. Los cambios en las condiciones termodinámicas afectan favorablemente la posibilidad de una reacción entre minerales ya formados con la producción de nuevos minerales [15] .

Clasificación de los minerales

Las clasificaciones modernas de minerales se llevan a cabo sobre una base estructural-química [16] . La clasificación aprobada por la Asociación Mineralógica Internacional (IMA) en 2009 se actualiza y vuelve a aprobar periódicamente.

Minerales inorgánicos

Elementos nativos y compuestos intermetálicos Carburos , nitruros , fosfuros Sulfuros, sulfosales y similares

1. clase seleniuros , teluros , arseniuros y similares
2. clase de sulfosalt

Compuestos halógenos (haluros) y halo sales

1. clase Fluoruros , fluoruros de aluminio
2. clase Cloruros, bromuros y yoduros

Óxidos e hidróxidos

1. clase Óxidos simples y complejos
2. clase Hidróxidos

Sales de oxígeno (oxisales)

1. clase yodatos
2. clase de nitrato
3. clase Carbonatos
4. clase Sulfatos y selenatos
5. clase de cromato
6. Clase Wolframatos y molibdatos
7. Clase Fosfatos, arsenatos y vanadatos
8. clase de borato
9. Clase Silicatos y aluminosilicatos (berilosilicatos, borosilicatos)
   1. Isla de silicatos con tetraedros SiO 4 aislados
   2. Silicatos de cadena con grupos aislados de tetraedros SiO 4
   3. Silicatos de cinta con cadenas continuas y cintas de tetraedros de SiO 4
   4. Silicatos en capas con capas continuas de tetraedros de SiO 4
   5. Silicatos estructurales con estructuras tridimensionales continuas de tetraedros de SiO 4 y Al0 4

Minerales organicos

De acuerdo con la nomenclatura moderna de minerales aprobada por la MMA , algunos de los compuestos orgánicos naturales similares a las sales (oxalatos, melitatos, acetatos, etc.) se consideran entre los minerales que se combinan en una clase de sustancias orgánicas . Al mismo tiempo, en la taxonomía general de los minerales, las formaciones orgánicas de alto peso molecular, como las resinas de madera y los betunes, que en la mayoría de los casos no cumplen con los requisitos de cristalinidad y homogeneidad, no se incluyen en el número de minerales. Algunas sustancias orgánicas  ( petróleo , asfaltos , betún ) se atribuyeron erróneamente a los minerales. Carecen de una estructura cristalina y no pueden caracterizarse desde un punto de vista químico cristalino . Los productos orgánicos naturales en la mayoría de los casos se refieren a rocas ( antracita , shungit , etc.), o a hidrocarburos naturales del grupo del petróleo ( ozocerita , betún), o a resinas fósiles ( ámbar , copal ), o a formaciones biogénicas que contienen en su la composición de uno u otro mineral ( perla y nácar , en cuya estructura participa el mineral aragonito ).

Los formiatos naturales (formicaita Ca (HCOO) 2 , dashkovaita Mg (HCOO) 2 • 2H 2 O, etc.) y los oxalatos (stepanovita, etc.) en mineralogía se clasifican como Sustancias orgánicas .

Uso de minerales

Los minerales, junto con los materiales orgánicos, son ampliamente utilizados.

El hombre ha utilizado minerales desde la antigüedad. Durante mucho tiempo, el mineral principal fue el pedernal , una variedad de cuarzo  de grano fino , sus hojuelas con bordes afilados fueron utilizadas por los pueblos primitivos en la antigua Edad de Piedra . Además de él, también se utilizaron otros minerales, por ejemplo, hematita de cereza, goethita de color marrón amarillento y óxidos negros de manganeso  , como pinturas, y ámbar , jade , oro nativo, etc., como material para joyería, etc. Las joyas del Egipto prehistórico (5000-3000 a. C.) se fabricaban con cobre , oro y plata nativos. Posteriormente se empezó a utilizar el bronce para la fabricación de armas y herramientas [7] . Ahora los metales y otros elementos y compuestos químicos se obtienen de los minerales [4] , son materias primas para la producción de materiales de construcción (cemento, vidrio, etc.) y para la industria química . Los minerales se pueden utilizar como tintes [7] , materiales abrasivos y refractarios, encuentran aplicación en cerámica , óptica , radioelectrónica , ingeniería eléctrica y radioingeniería. Las piedras preciosas también son minerales [4] .

Los minerales se utilizan para alimentos, como fuente de materias primas, como moneda, como objetos de arte y lujo, y como componentes de alta tecnología. Uno de los tipos de charlatanería es la litoterapia  - tratamiento con minerales usándolos, aplicándolos, entrando en contactos astrales con energías sobrenaturales y poderes mágicos supuestamente encerrados en piedras y cristales. Los seguidores de la litoterapia argumentan que cada objeto cristalino tiene propiedades de radiación y absorción de energías y campos desconocidos que, cuando se aplican a un cuerpo biológico, pueden restablecer el equilibrio energético alterado del cuerpo. La litoterapia no tiene una justificación ni una base científica clínicamente probadas [17] .

Véase también

• Lista de minerales
• Minerales formadores de rocas
• minerales de arcilla
• pigmentos minerales
• isomorfismo
• Polimorfismo
• Asterismo (en mineralogía)
• Irisación
• vista de minerales
• minerales metamictos
• Individuos minerales
• Agregados minerales
• Ontogenia de los minerales
• Museo Mineralógico
• Museos mineralógicos de Rusia
• Recolección de minerales

Notas

1. ↑ Vasmer M. Diccionario etimológico de la lengua rusa . - Progreso. - M. , 1964-1973. - T. 2. - S. 623-624.
2. ↑ Betekhtin, 2014 , pág. 11-13.
3. ↑ 1 2 3 Mineral // Gran enciclopedia soviética  : [en 30 volúmenes]  / cap. edición A. M. Projorov . - 3ra ed. - M.  : Enciclopedia soviética, 1969-1978.
4. ↑ 1 2 3 R. A. Vinogradov. Mineral // Enciclopedia Química / Ed. Knunyants I.L. - Gran Enciclopedia Rusa, 1992. - T. 3. - P. 86-88.
5. ↑ Rastsvetaeva R. K. Cómo descubrir un nuevo mineral  // Naturaleza . - Ciencias , 2006. - N º 5 . (Ruso)
6. ↑ Ernst AJ Burke. Asociación Mineralógica Internacional - Comisión de Nuevos Minerales, Nomenclatura y Clasificación (enlace no disponible) . nrmima.nrm.se. Consultado el 13 de mayo de 2018. Archivado desde el original el 10 de agosto de 2019. (indefinido) 
7. ↑ 1 2 3 Minerales y mineralogía // Collier Encyclopedia . — 2000. (Ruso)
8. ↑ Kamacita . webmineral.com. Consultado el 2 de agosto de 2012. Archivado desde el original el 13 de mayo de 2013. (indefinido)
9. ↑ Dyar y Gunter, págs. 4-7
10. ↑ Deer W.-A., Howie R.-A., Zusman J., Minerales formadores de rocas, trad. del inglés, volumen 4, M., 1966
11. ↑ Marfunin A.S. , Feldspars - relaciones de fase, propiedades ópticas, distribución geológica, M., 1962.
12. ↑ Fayalite en webmineral.com Archivado el 7 de diciembre de 2017 en Wayback Machine . 
13. ↑ Características de la wolframita . Archivado el 7 de mayo de 2021 en Wayback Machine . 
14. ↑ Dyar y Gunter, pág. 141
15. ↑ Dyar y Gunter, pág. 549
16. ↑ Betekhtin, 2014 , pág. 151-158.
17. ↑ Lawrence E. Jerónimo. Crystal Power: el último efecto placebo. Libros de Prometeo, 1989

Literatura

• Zemyatchensky P. A. Mineral // Diccionario enciclopédico de Brockhaus y Efron  : en 86 volúmenes (82 volúmenes y 4 adicionales). - San Petersburgo. , 1890-1907.
• Mineral // Gran enciclopedia soviética  : [en 30 volúmenes]  / cap. edición A. M. Projorov . - 3ra ed. - M.  : Enciclopedia soviética, 1969-1978.
• Mineral  // Gran Enciclopedia Rusa  : [en 35 volúmenes]  / cap. edición Yu. S. Osipov . - M.  : Gran Enciclopedia Rusa, 2004-2017.
• Minerales y mineralogía // Enciclopedia de Collier. — 2000. (Ruso)
• REAL ACADEMIA DE BELLAS ARTES. Vinogradov. Mineral // Enciclopedia Química / Ed. Knunyants I.L. - Gran Enciclopedia Rusa, 1992. - T. 3. - P. 86-88.
• Betekhtin A. G. Curso de mineralogía. — 3º, corregido y complementado. - M. : Libro. casa Universidad, 2014.
• Yu. Goncharov, M. Malkova, V. Shamshurov, A. Shamshurov. Geología, mineralogía, petrografía . - Manual de referencia. - M. : ASV, 2008.
• Busbey, AB; Coenraads, RE; Raíces, D.; Willis, P. Rocas y fósiles. - San Francisco: Fog City Press, 2007. - ISBN 978-1-74089-632-0 .
• Chesterman, CW; Lowe, KE Guía de campo de rocas y minerales de América del Norte  . Toronto: Random House de Canadá, 2008. - ISBN 0-394-50269-8 .
• Dyar, MD; Gunter, ME Mineralogía y Mineralogía Óptica. — Chantilly, Virginia: Sociedad Mineralógica de América, 2008. - ISBN 978-0-939950-81-2 .

Enlaces

• Sociedad Mineralógica Rusa  (inglés)  (ruso)
• Base de datos cristalográfica y cristaloquímica de minerales y sus análogos estructurales  (ing.)  (rus.)
• Sitio oficial del Museo Mineralógico que lleva el nombre AE Fersman
• Sección de mineralogía en la enciclopedia geológica GeoWiki  (ruso)
• Dibujos científicos y educativos de minerales Proyecto " Ontogenia de minerales en dibujos"  (ing.)  (rus.)
• Tatarsky V. B. "Óptica de cristal y método de inmersión para el estudio de minerales", Moscú, Nedra, 1965, 306 p.
• Problemas modernos de ontogenia de minerales  (rus.)
• Catálogo de minerales Guía interactiva de minerales, propiedades, fotografías, descripciones de varios minerales
• Clasificación de minerales  (ruso)
• Propiedades de los minerales
• La mayor base de datos sobre minerales y yacimientos  (inglés)
• Base de datos mineralógica  (inglés)
• Propiedades físicas de los minerales formadores de rocas  (inglés)
•  Galería mundial de arte mineralógico
• "Sistema de clasificación de Nickel-Strunz (versión 10)"  - webmineral.com. (Inglés)
• Nueva clasificación de Dana  - webmineral.com. (Inglés)

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