1. La mineralogía
CONTENIDOS
La mineralogía es una ciencia extensa y compleja, muy relacionada con la química y la geología, que estudia la
estructura, composición y transformación de la materia sólida inorgánica cristalina encontrada en forma natural
en la biósfera . En la naturaleza, el cobre se encuentra asociado a otros minerales y para obtenerlo es necesario
separarlo a través de un trabajo conocido como “proceso productivo del cobre”, donde la mineralogía cumple un
rol de importancia indiscutible.
MINERALOGÍA
estudia la
Materia sólida
del tipo
Mineral
cuyas características son
Naturales Inorgánicas Homogéneas Cristalina
su grado de pureza se expresa por
Ley
Mineral Cristalina
Una sustancia mineral es una sustancia química En una estructura cristalina los átomos o moléculas
formada por uno o más elementos. Cada de la sustancia tienen un ordenamiento geométrico
sustancia tiene una fórmula química, que expresa constante en el espacio. Si, por el contrario, no
cuantitativamente su composición. Es una sustancia se observa una disposición periódica y ordenada
natural y homogénea, de origen inorgánico, con de las entidades, se dice que la sustancia no está
una composición química definida y propiedades cristalizada o que es amorfa. Ejemplos de minerales
características, y que tiene, generalmente, una de estructura amorfa son las rocas volcánicas y el
estructura cristalina. vidrio.
Naturales
Los minerales no son producidos artificialmente en
el laboratorio, más bien se encuentran en forma
espontánea en el ambiente.
Homogénea
Cristal Amorfo
Un mineral es una sustancia pura (elemento o com-
puesto químico). Las rocas son una mezcla hetero-
génea ya que estas son un conjunto de minerales. Ley
El cobre, en la naturaleza, podemos encontrarlo La ley se refiere al grado de pureza en que se
asociado a diferentes elementos, conformando encuentra la especie mineral en la roca de un
compuestos químicos. Si la fuente de cobre se en- yacimiento.
cuentra cerca de la superficie y en contacto con la
atmósfera, se oxida por el oxígeno del aire forman- La ley de cobre expresa el porcentaje de cobre
do CuO (óxido de cobre). Si la fuente de cobre se que encierra una determinada muestra. Cuando se
encuentra bajo tierra, generalmente lo encontramos habla de una ley del 1% significa que en cada 100
asociado al azufre, conformando el CuSO4 (sulfato kilogramos de roca mineralizada hay 1 kilogramo de
de cobre). cobre puro.
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2. Construyendo minerales y calculando su ley
APLICACIÓN PRÁCTICA
En esta oportunidad aprenderás a construir modelos tridimensionales de minerales y a calcular la ley de algunos
de sus elementos.
Materiales (lo que necesitas)
1. Bolitas de plasticina de diferentes colores.
2. Palos de fósforos o mondadientes.
3. Calculadora.
4. Cuaderno.
5. Lápiz.
Procedimiento (lo que debes hacer)
1. Construye un sólido cristalino (mineral) compuesto por tres elementos.
2. Arma bolitas de plasticina de tres colores diferentes, uno para cada elemento. Cada una de las bolitas
representa un átomo del elemento.
3. Une estas esferas con los palos de fósforos o los mondadientes, cuidando de que los átomos de los elementos
(esferas de color) estén a una misma distancia unos de otros, ya que se trata de sólidos cristalinos.
4. Deja uno de los tres elementos en una cantidad distinta (mayor o menor) con respecto a los otros dos
elementos.
5. Intercambia tu modelo tridimensional con un (a) compañero (a).
Preguntas
1. Calcula el porcentaje de abundancia de cada elemento, tomando como referencia el 100% como el número
total de esferas (átomos).
2. Confecciona una tabla que resuma tus resultados.
3. Concluye la ley de cada elemento, en el modelo que has intercambiado. Puedes seguir el siguiente ejemplo.
Ejemplo: El modelo de Ana María posee 20 esferas, de las cuales 6 son rojas.
Entonces:
100% 20 100% x 6
= X = x = 30%
X 6 20
Por lo tanto: el elemento rojo posee una ley del 30%.
4. A partir de este ejercicio, ¿qué conclusión extraes acerca de la utilidad de calcular la ley del cobre en los
minerales?
5. A partir de tus conocimientos sobre el concepto de ley, ¿qué significa que en la mina de Chuquicamata se
extrajo una muestra mineral de CuO (óxido de cobre) cuya ley es del 10,5 %?
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3. Sector : Ciencia.
PARA EL DOCENTE
Subsector : Química.
Nivel : 1er año de Educación Media (NM1).
Descripción general
La información entregada en el texto La mineralogía se refiere al concepto de sólidos cristalinos, abordando
su estructura y organización atómica - molecular. Esta instancia se vincula para aplicar el concepto de ley
(pureza de materiales sólidos) al momento de tratar la unidad de “Suelos” y/o “Los Materiales”.
Este contenido se relaciona con el proceso productivo del cobre en su etapa de exploración geológica y
de extracción, ya que el científico a cargo (geólogo) encontrará muestras de fuente de cobre en forma de
sólidos cristalinos (minerales) en diferentes grados de pureza.
Se ofrece una actividad práctica que favorece la representación mental del estudiante acerca de los
conceptos de “cristal”, “celdas unitarias” y “organización atómica geométrica”, como también facilita el
aprendizaje del concepto de “ley” a través de su aplicación concreta.
Objetivos Objetivos Contenidos Conceptos claves
fundamentales transversales
• Distinguir las propiedades • Exponer ideas, opiniones, • Suelos: • Minerales.
físicas y químicas de distintos convicciones, sentimientos Mineralogía. • Cristales.
materiales y conocer las y experiencias de manera • Elementos y
modificaciones y límites en coherente y fundamentada. compuestos.
las que ellas pueden variar. •
Resolver problemas a través • Ley.
• Realizar mediciones exactas del uso de herramientas y
y precisas a través de procedimientos basados en una
actividades experimentales y actitud reflexiva y metódica.
apreciar su importancia para •
Analizar, interpretar y sintetizar
el desarrollo de la ciencia. información y conocimientos.
Aprendizajes posibles Otras oportunidades Criterios de evaluación
• Definir y distinguir el de aprendizaje 1. Define mineral.
concepto de mineral. • Definir y describir celdas 2. Distingue entre mineral y
• Comparar sólidos unitarias. rocas mineralizadas.
cristalinos y amorfos. • Visualizar los siete tipos de 3. Reconoce sólidos
• Caracterizar las celdas unitarias. cristalinos y amorfos.
propiedades de los • Explicar las propiedades 4. Explica características de
cristales. macroscópicas del cobre los cristales.
• Relacionar cristales con los a partir de su fundamento 5. Comprende el concepto de
minerales de cobre. atómico. ley de mineral.
• Definir ley. • Identificar minerales de 6. Extrae conclusiones de
• Relacionar la pureza del cobre. datos de ley.
cobre con la ley de cobre. 7. Calcula el grado de pureza
• Extraer conclusiones de (ley) de un mineral.
datos de ley de cobre.
• Calcular el grado de pureza
(ley) de un mineral.
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4. Evaluación Formativa
PARA EL DOCENTE
Nombre:
Curso: Fecha:
1. Define mineral con tus propias palabras.
2. Realiza una tabla comparativa entre sólidos cristalinos y amorfos. Para ello usa el criterio “estructura”,
señalando tres características.
3. ¿Qué relación hay entre sólidos cristalinos y minerales de cobre?
4. En una muestra de 5 kilos de mineral, 1,5 kilos corresponden a cobre. ¿Cuál es la ley de cobre para esta
muestra? ¿Qué significa este valor?
5. ¿En qué formas podemos encontrar el cobre en la naturaleza? Señala tres ejemplos.
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5. MATERIAL COMPLEMENTARIO
Minerales: sólidos cristalinos
Características 6. Los sólidos cristalinos funden a una temperatura
precisa, mientras que el punto de fusión para
1. Los minerales son materiales sólidos cuyos átomos sólidos amorfos puede variar en intervalo limitado
se disponen en el espacio según una estructura de temperatura.
precisa, ordenada y periódica.
7. Una clasificación de los cristales, aunque no
2. La mayor parte de los materiales sólidos existentes rigurosa, se puede establecer tomando como base
en la Tierra son cristales. Las excepciones el enlace químico predominante en su estructura.
obedecen a sólidos amorfos donde encontramos Así encontramos enlaces de hidrógeno, iónicos,
a las piedras volcánicas, el vidrio, el plástico, entre covalente, metálicos y fuerzas de Van der Waals.
otros; y aunque son sólidos no tienen la estructura
microscópica ordenada y periódica típica de los 8. Los que poseen enlaces metálicos son muy
cristales. importantes. Las características del brillo, la
ductibilidad, la resistencia mecánica, la conducción
3. Los cristales están constituidos por una unidad del calor y la corriente eléctrica son debidas a
fundamental denominada celda elemental o su estructura microscópica y al enlace de tipo
unitaria, que se repite indefinidamente en las tres metálico, el que sólo se da al interior de este tipo
direcciones del espacio. de materiales.
Existen siete tipos de celdas elementales:
i. Cúbica.
ii. Tetragonal.
El cobre como sólido cristalino
iii. Hexagonal. El cobre se encuentra en la naturaleza, libre o asociado
iv. Romboédrico. con otros elementos, formando cristales. En el último
v. Ortorómbico. caso, la asociación corresponde a óxidos, sulfatos
y sulfuros. Características físicas del cobre tales
vi. Monoclínico.
como ser buen conductor del calor y la electricidad,
vii. Triclínico. su ductibilidad y resistencia mecánica son debidas a
que los átomos establecen enlaces del tipo metálico
entre ellos.
¿Cómo diferenciar el tipo de celdas?
El criterio para diferenciar los distintos tipos de La estructura cristalina del cobre
celdas se basa en el intervalo de magnitud de los libre corresponde a la celda
ángulos de enlace y la distancia entre los átomos unitaria del tipo cúbica centrada
(aristas de la celda unitaria). en las caras. Los átomos de cobre
se encuentran colocados en los
4. La repetición de esta celda elemental da origen a vértices de un cubo así como en
una estructura geométrica, conocida como retículo el centro de cada una de las caras
o red cristalina, que determina gran parte de las que forman el cubo. La longitud del cubo es de 3.61
características del cristal. Å. Este arreglo se repite con la misma orientación a lo
largo de todo el cristal. La estructura cúbica centrada
5. Las características macroscópicas de los cristales en las caras es característica de muchos metales
son muy variadas. Hay cristales durísimos, otros como el níquel (3.52 Å), aluminio (4.04 Å), oro (4.07
son blandos y frágiles; algunos son transparentes, Å), plomo (4.94 Å) y platino (3.92 Å), por ejemplo.
otros opacos; hay cristales conductores de
corriente eléctrica y otros aislantes.
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