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Bloque 1: Mineralogía y Mineralogía química
Cátedra de Mineralogía - Profesora Adjunta Dra. Natalia Bruno – 2020

Algunas definiciones preliminares….
Un MINERAL puede ser definido como un cuerpo sólido inorgánico,
formado por procesos naturales, generalmente cristalino, que posee
propiedades físicas y composición química definidas.
• Pero esta definición tiene una excepción… ya que habla de un cuerpo sólido y el
mercurio a temperatura ambiente es líquido!. El agua en estado sólido (hielo) es
considerado un mineral.
• Los minerales poseen una estructura interna ordenada según redes tridimensionales;
sin embargo existen minerales AMORFOS, que se forman por desecación de geles y
carecen de estructuras cristalinas. Ejemplo: ópalo.
UNIDAD 1

• Existen además en la naturaleza algunas combinaciones minerales orgánicas, vinculadas
indirectamente a procesos biológicos… (ej. Ámbar (resina vegetal fosilizada), ozoquerita (cera
mineral o parafina natural derivada de la concentración de hidrocarburos pesados), melita (derivado del
benceno, es una sal de ácido orgánico).
• Las propiedades físicas y la composición química de los minerales no siempre son
invariables... Ellas pueden oscilar dentro de ciertos límites lo suficientemente definidos
como para permitir su identificación. Esta variación en la fórmula química y sus
propiedades físicas corresponde a la existencia de soluciones sólidas, cuyo quimismo
oscila entre dos o mas composiciones extremas bien definidas. Ejemplo: serie de las
plagioclasas.
Un MINERAL puede ser definido como un cuerpo sólido, generalmente
cristalino, inorgánico, que posee propiedades físicas y composición
química definidas y formado por procesos naturales.
UNIDAD 1

UNIDAD 1

http://www.uned.es/cristamine/min_descr/defmin.htm
UNIDAD 1

• La MINERALOGIA es una disciplina de las Ciencias de la Tierra
estrechamente ligada a la Física y a la Química.
• Su campo de estudio comprende las formas cristalográficas, composición
química, propiedades, clasificación, génesis y transformaciones de los
minerales.
• Conjuntamente con las disciplinas afines Petrología y Geoquímica, aporta
elementos fundamentales a la Geología para el conocimiento de la
corteza terrestre y de los fenómenos que tienen lugar en ella.
UNIDAD 1

Historia de la Mineralogía
Tomado de la Serie de Correlación Geológica 23, denominada Historia de la Mineralogía, por R. Sureda.
• El uso de los minerales por el hombre precedió ampliamente al establecimiento de la
Mineralogía como ciencia.
• La Antropología ha enumerado una larga lista de minerales utilizados en la vida
cotidiana de antiguas sociedades humanas.
• El diseño de utensilios, armas, joyas y variados objetos usados para culto y adornos
registran el uso de cuarzo, obsidiana, ópalo, turquesa, malaquita, oro, cobre, plata,
hematita, etc….
• La relación del hombre con los minerales es muy vieja, antecede al Holoceno y al Homo
sapiens.
UNIDAD 1

• Pero, uso no significa conocimiento científico acreditado, y la Mineralogía como ciencia
de los minerales, se inicia mediante algún registro descriptivo y documentado con las
propiedades de sus especies y variedades.
• Las primeras evidencias del inicio de la Mineralogía como ciencia aparecen en la Grecia
clásica del siglo V antes de Cristo, con la mención de la palabra Krystallos para hacer
alusión al hielo, y casi 1 siglo después Platón lo nombra como cristal de roca (en
referencia a la variedad de cuarzo transparente). Grecia es el umbral de esta historia de
la mineralogía.
• Aristóteles, padre de las ciencias naturales, tuvo un discípulo llamado Teofrasto que es
considerado precursor de la mineralogía, botánica y zoología. En un ensayo denominado
“Sobre las piedras”, Teofrasto describe al cinabrio, crisocola, espinelo, magnetita y yeso,
especies de su autoría. El color y la densidad son las dos propiedades mas relevantes en
sus descripciones.
UNIDAD 1

DIVISIONES DE LA MINERALOGIA
• Cristalografía Morfológica
• Cristalografía Estructural
• Cristaloquímica
• Física Mineral
• Óptica Mineral
• Mineralogía Determinativa
• Mineralogía Sistemática
• Paragénesis Mineral
• Mineralogía Técnica
• Gemología
UNIDAD 1

UNIDAD 1
Nombre de los Minerales
http://www.minadepiedras.com/es/biblioteca-de-minerales.html
La nomenclatura mineral no sigue una regla fija. Los minerales fueron nombrándose en base a
alguna propiedad física, química, teniendo en cuenta el lugar donde fueron encontrados, un
mineralogista o cualquier consideración particular, como por ejemplo:
“Albita”: del latin Albus, que significa blanco y hace alusión a su color.
“Magnetita”: por sus propiedades magnéticas.

Procesos de cristalización
La separación de un mineral de la fase en la que está se produce cuando la composición
química del fluido en el que se encuentra se satura, a una determinada condición físico-química.
Los minerales pueden cristalizar a partir de disoluciones, fundidos y vapores. Los átomos en estos
estados desordenados tienen una disposición al azar, pero al cambiar la temperatura, presión y
concentración pueden agruparse en una disposición ordenada característica del estado cristalino.
• Fundidos: magma
• Disoluciones: fluidos hidrotermales, soluciones salinas, soluciones originadas por procesos
metamórficos…
• Vapores: a partir de una fase gaseosa asociada con fase líquida.
• Geles

• Cristalización a partir de un fundido magmático:

• TIPOS DE ENLACES QUÍMICOS EN LAS ESTRUCTURAS CRISTALINAS
MINERALOGÍA QUÍMICA
1. Iónico o electrostático
2. Covalente
• Covalente parcialmente iónico
• Covalente coordinativo o dativo
2. Metálico
3. Enlaces moleculares:
• Van der Waals
• Puente de Hidrógeno

Los ENLACES QUÍMICOS por los cuales están unidas las partículas de los sólidos cristalinos
(minerales) determinan su estructura y propiedades, por ejemplo: punto de fusión, dureza y
densidad.
Los tipos de enlaces más comunes entre los minerales son: iónicos, covalentes, metálicos y
moleculares.

Enlaces Iónicos (Unidos por fuerzas electrostáticas)
Es la unión de átomos que resulta de la presencia de atracción electrostática entre los iones de distinto signo,
es decir, uno fuertemente electropositivo (baja energía de ionización) y otro fuertemente electronegativo
(alta afinidad electrónica). Eso se da cuando en el enlace, uno de los átomos capta electrones del otro. La
atracción electrostática entre los iones de carga opuesta causa que se unan y formen un compuesto químico
simple, aquí no se fusionan; sino que uno da y otro recibe. Para que un enlace iónico se genere es necesario que
la diferencia de electronegatividades sea más que 1, 7.
Algunas características de los minerales formados por este tipo de enlace químico:
•Duros y quebradizos
•Malos conductores térmicos y eléctricos
•Poseen puntos de fusión altos
•Solubles en agua
Este tipo de enlace es característico de una serie de minerales muy comunes:
•Sulfatos y sulfuros ; Carbonatos; Halogenuros; Ciertos óxidos.

2. Enlaces Covalentes:
Se produce cuando los átomos se unen compartiendo electrones del último nivel (para alcanzar el octeto
estable). La excepción es el Hidrógeno que alcanza la estabilidad cuando tiene 2 electrones. Para que un enlace
covalente se genere es necesario que la diferencia de electronegatividad entre átomos sea menor a 1,7. Pueden
compartir 1, 2 o 3 pares de electrones.
Se trata del enlace químico más fuerte que se conoce, aunque la consistencia de la red depende en gran medida
de la orientación de los enlaces. El enlace covalente es propio de algunos compuestos muy comunes, como el agua,
el amoniaco, la molécula de oxígeno o el metano, y también se encuentra en la mayor parte de los minerales duros,
como el diamante.
•Son duros
•Malos conductores térmicos y eléctricos (excepto el diamante, buen conductor térmico)
•Poseen puntos de fusión altos.
•Un ejemplo es el cuarzo (SiO2)

2. Enlaces Covalentes: caso del grafito y diamante
Estructura del diamante y propiedades
El diamante es otra forma natural de carbono puro, pero en este caso está constituida por una red de átomos de carbono
con hibridación sp3. Estos átomos de carbono se unen entre sí por enlaces de tipo sigma, σ, cuya distancia es de 0,154 nm
(correspondiente a un enlace simple C-C). Los átomos de carbono presentan geometría tetraédrica, de forma que cada
átomo de carbono se une a otros cuatro átomos situados en los vértices de un hipotético tetraedro, y así sucesivamente en
las tres dimensiones. Cada carbono de estos vértices es, a su vez, el átomo central de otro tetraedro. Por tanto, todo el
cristal se puede considerar como una molécula gigante o macromolécula.
Estructura del grafito y propiedades
Aunque el grafito está formado por carbono, igual que el diamante (son dos formas alotrópicas del mismo elemento, es
decir, con distinta estructura), las diferencia en la forma en que se enlazan dichos átomos de carbono en ambas estructuras
les confiere propiedades totalmente distintas.
La estructura del grafito está formada por capas planas de átomos de carbono con hibridación sp2, formando hexágonos,
en los que cada átomo de carbono está en el centro de un triángulo equilátero y unido a otros tres átomos de carbono, que
serían los vértices del triángulo.

2. Enlaces Covalentes: caso del grafito y diamante
Estructura del grafito y propiedades
Estructura del diamante y propiedades
Puesto que los enlaces sigma carbono-
carbono son muy fuertes, el diamante se
caracteriza por su gran dureza y por
sus elevados puntos de fusión y ebullición,
además de no conducir la corriente
eléctrica y ser insoluble.
Debido a que las capas se unen débilmente entre sí, el grafito es
exfoliable y untuoso al tacto. La exfoliación es lo que permite que el
grafito se use para dibujar como mina de lápiz, ya que al frotar la mina
sobre el papel se van desprendiendo capas. Además, por esta capacidad
exfoliante, se usa como lubricante en seco.
Cabe añadir, finalmente, que el grafito es conductor de la electricidad.

3. Enlaces Metálicos:
Unión entre núcleos atómicos y los electrones de valencia, que se juntan alrededor de éstos como una nube.
Los átomos se agrupan de forma muy cercana unos a otros, lo que produce estructuras muy compactas.
El enlace metálico es característico de los elementos metálicos. Es un enlace fuerte, primario, que se forma
entre elementos de la misma especie. Al estar los átomos tan cercanos unos de otros, interaccionan sus
núcleos junto con sus nubes electrónicas, empaquetándose en las tres dimensiones, por lo que quedan los
núcleos rodeados de tales nubes. Estos electrones libres son los responsables de que los metales presenten
una elevada conductividad eléctrica y térmica, ya que estos se pueden mover con facilidad si se ponen en
contacto con una fuente eléctrica.
•varían de duros a blandos
•buenos conductores térmicos y eléctricos
•Poseen puntos de fusión variables
•Un ejemplo: hierro, cobre.

Fuerzas de van der Waals
Las fuerzas de van der Waals (también conocidas como fuerzas London) son fuerzas residuales, de atracción
o repulsión entre moléculas o grupos atómicos. Al igual que los enlaces de hidrógeno, las fuerzas de van der
Waals se basan en dipolos, es decir, en una diferencia de carga entre dos átomos o moléculas. Pero a
diferencia de los enlaces de hidrógeno, las fuerzas de van der Waals suelen ser dipolos no permanentes, es
decir, transitorios.
Las fuerzas de van der Waals son relativamente muy débiles en comparación con los enlaces covalentes,
pero desempeñan un papel fundamental en campos tan diversos como la química supramolecular, biología
estructural, ciencia de polímeros, nanotecnología, ciencia de superficies y física de la materia
condensada. Las fuerzas de van der Waals determinan muchas de las propiedades de los compuestos,
incluyendo su solubilidad en medios polares y no polares.

Ejemplo de enlace mixto en el grafito. Los enlaces de Van der Waals,
mantienen unidas débilmente las láminas de los filosilicatos.
En muchos casos una misma sustancia presenta una combinación de varios tipos de redes cristalinas, a
menudo orientadas en planos o siguiendo un eje de simetría. En tales casos, la distribución de las redes y
el predominio de una u otra determinará muchas propiedades de la sustancia, como la dureza o la
conductividad eléctrica.
Un ejemplo típico de red mixta es el grafito, formado por átomos de carbono con enlace covalente muy
fuerte distribuido en capas paralelas. Las conexiones entre las capas, sin embargo, son muy débiles, lo
que permite separar láminas muy finas de este mineral con mucha facilidad.
Redes mixtas

Otro ejemplo de enlace mixto en los filosilicatos. Los enlaces de Van der Waals, mantienen unidas
débilmente las láminas del mineral.
Redes mixtas
Enlace Van del Waals

UNIDAD 4
COMPUESTOS QUÍMICOS
• La clasificación mineral se basa en la composición química y en la estructura interna, las cuales en
conjunto representan la esencia de un mineral y determinan sus propiedades físicas.
De acuerdo con la composición química, los minerales se dividen en clases según el anión o grupo
aniónico dominante:
elementos nativos, óxidos-hidróxidos, sulfuros y sulfosales, silicatos, carbonatos, sulfatos, etc.
• Los minerales que poseen el mismo anión o grupo aniónico dominante en su composición, tienen
semejanzas y características más fuertemente marcadas que aquellos minerales que poseen el
mismo catión dominante. Por ejemplo los carbonatos, estos se parecen más entre sí que los todos
los minerales de cobre.
CO3
=
SO4
=
Cu++
Ca++

Tipo de
mineral Características Ejemplo
Sulfuros
Están formados por las combinaciones de los metales con azufre, selenio o teluro. La
mayoría de las menas metálicas son súlfuros. Calcopirita (S2CuFe)
Sulfosales
Minerales compuestos por plomo, cobre o plata en combinación con azufre y antimonio,
arsénico o bismuto Proustita
Óxidos
Minerales que contienen un metal combinado con el oxígeno; por ejemplo, hematina
(Fe2O3). Cuprita (Cu2O)
Hidróxidos Óxidos metálicos que contienen agua o hidroxilo (OH) como radical importante. Bauxita
Haluros Comprende los cloruros, fluoruros, bromuros y yoduros naturales
Atacamita
ClCu(OH)3
Carbonatos Los carbonatos son minerales cuya fórmula incluye el radical carbonato CO3 Calcita (CaCO3)
Nitratos Pueden ser considerados como sales del ácido nítrico y contienen el radical NO3
-. Nitro Salitre KNO3
Boratos Contienen el grupo BO3
Bórax
(Na2B4O7·10H2O)
Sulfatos Sus fórmulas incluyen el radical sulfato SO4 Yeso
Fosfatos Sus fórmulas incluyen el radical fosfato PO4
Apatito
(PO4)3(Cl,F)Ca5
Tungstatos Contienen el radical WO4 Tunsgtatos
Silicatos
Forman el grupo químico más importante entre los minerales. Contienen varios elementos,
de los cuales son frecuentes el sodio, potasio, calcio, magnesio, aluminio y hierro, en
combinación con el silicio y oxígeno Cuarzo (Si20)

• Los compuestos químicos mas complejos se clasifican como ácidos, bases y sales.
• ACIDOS: Un ácido es un compuesto de hidrógeno o hidroxilo, con un elemento no metálico (como el Cl, N,
P, etc.), o un radical que contengan estos elementos. Ejemplos comunes de ácidos son:
- HCl, ácido clorhídrico
- HNO3, ácido nítrico
- H2SO4, ácido sulfúrico
La mayoría de lo ácidos son líquidos (o gases), y por ello los ácidos están muy escasamente representados
entre los minerales. El ácido bórico, denominado sasolita, B(OH)2, es un ejemplo de mineral ácido.
• BASES: o hidróxidos, son compuestos que se pueden considerar como formados por un elemento
metálico (o radical) y el radical univalente hidroxilo -(OH). Entre los minerales las bases están
representadas por los hidróxidos u óxidos hidratados, ejemplos:
- Mg(OH)2: hidrato de magnesio (brucita)
- Al(OH)2: hidrato de aluminio (gibbsita)
- (AlO)(OH): diásporo

• SALES: se pueden considerar como formadas químicamente por la reacción de una base con un ácido, o
en otras palabras, por la neutralización del ácido. Así el hidrato de calcio y el ácido sulfúrico dan sulfato de
calcio y agua:
Ca(OH)2 + H2SO4 = CaSO4 + H2O
BASE ÁCIDO SAL
Una sal puede describirse entonces como formada por un ácido al que se le sustituyen uno o los
átomos de hidrógeno por un elemento metálico o radical.
Sales típicas: Cloruros, Nitratos, Carbonatos, Sulfatos, Fosfatos, Silicatos.
SULFOSALES: toda las anteriores son sales de oxígeno. Hay otras también, en las que el azufre toma el lugar del
oxígeno, por lo tanto se les llama sulfo-sales. Ejemplos: Ag3AsS3 (proustita) – Ag2SbS3 (pirargirita).

• Las sustancias cristalinas se caracterizan por la disposición determinada de
las partículas que la componen en el espacio, es decir por tener un orden
interno determinado.
• Las sustancias amorfas no poseen un ordenamiento interno en la
disposición de las partículas que componen la sustancia. Son sustancias
raras en la naturaleza y se forman como resultado de un enfriamiento
rápido de la solución o magma. Ejemplo: ópalo, vidrio volcánico.
Sustancias Cristalinas y Amorfas
UNIDAD 5

UNIDAD 5
Propiedades fundamentales de las sustancias cristalinas
- Se definen como CRISTALINAS aquellas sustancias sólidas cuyos elementos
constitutivos se repiten de manera ordenada y paralela , y cuya distribución en el
espacio muestra ciertas relaciones de simetría.
- Así, la propiedad característica y definitoria del medio cristalino es ser PERIODICO.
Además de ésta, otras propiedades características son la SIMETRIA, la
HOMOGENEIDAD, la ANISOTROPIA y la capacidad para formar cristales con formas
externas (cristales con caras).
- Entonces, un cristal está formado por la repetición monótona de agrupaciones
atómicas paralelas entre sí y a distancias repetitivas específicas (traslación), las cuales
constituyen una red cristalina.

UNIDAD 5
RED CRISTALINA
La representación de la
red cristalina es la
formación tridimensional
periódica infinita en que los
puntos regularmente
alternan en el espacio.

RED CRISTALINA
UNIDAD 5
• La totalidad de los puntos o nudos que están sobre una recta se denominan una FILA.
• El plano que va a través de cualquiera de los tres medios se llama RED PLANA o (MALLA).

UNIDAD 5
• La correspondencia entre la red espacial y la forma externa del cristal consiste en que:
- Cada cara real se corresponde con la malla de la red cristalina,
- Cada arista del cristal es la fila de la red,
- Cada vértice del cristal es un nudo o punto determinado.
turmalina
espinela
Evidencias macroscópicas de la estructura o red cristalina

UNIDAD 5
- En la red espacial (o red cristalina) existe una porción del espacio cristalino,
denominado celda unidad, el cual repetido por traslación y adosado desde un punto
reticular a otro engendra todo el retículo. De esta manera, conociendo la disposición
exacta de los átomos dentro de la celdilla unidad, conocemos la disposición atómica
de todo el cristal.
CELDA UNIDAD
Celda unidad es la menor
subdivisión de una red que tiene
las características generales de
toda la retícula, y si reunimos
celdas unitarias idénticas se
construye una red.

Celda Unidad y sus parámetros:
- Los valores de las distancias reticulares que
describen el tamaño y la forma de la celda
unitaria son las dimensiones de sus lados y sus
ángulos.
Celdas simples: los nudos (puntos) están en los vértices.
Celdas complejas: los nudos se encuentran no solo en los vértices si no también en algunas
partes dentro o en la superficie de la celda.

UNIDAD 5
Propiedades del estado cristalino de minerales
• SIMETRIA
La simetría es una propiedad general de cualquier cuerpo cristalino, y su
investigación una tarea muy importante en la cristalografía. La simetría rige al
mundo de los cristales y determina:
1)- Las leyes de la distribución de los elementos estructurales en las redes
cristalinas,
2)- la posición de las caras (facetas) de los cristales en el espacio.

UNIDAD 5
(Periodicidad-Simetría-Homogeneidad - Anisotropía)
• PERIODICIDAD
El medio cristalino es un medio periódico ya que a lo largo de cualquier dirección
la materia que lo forma se halla a distancias específicas y paralelamente orientadas,
de forma que la orientación y distancias a que se encuentran dependen de la
dirección elegida.
La distancia según la cual las unidades estructurales se repiten paralela e
idénticamente a lo largo de una dirección dada se denomina traslación. Estas
definen la denominada red cristalina, constituida por una serie de puntos (nudos)
separados entre si por las traslaciones.

UNIDAD 5
• HOMOGENEIDAD
En una red cristalina la distribución de nudos alrededor de uno de ellos es la
misma, independientemente del nudo que tomemos como referencia. Así una red
es un conjunto de nudos homogéneos o bien, un conjunto homogéneo de nudos.
La homogeneidad es una propiedad de los cuerpos físicos, que significa ser iguales
en todo el volumen de la sustancia. Por ejemplo, dos volúmenes de una sustancia,
con una orientación igual en el espacio, pero tomadas en diferentes partes de esta
sustancia, son idénticos por todas las propiedades. Es decir, las propiedades son
iguales en direcciones paralelas.

UNIDAD 5
• ANISOTROPIA
La red de nudos constituyentes del estado cristalino es anisótropa en cuanto a las
distancias entre nudos, es decir, ésta depende de la dirección según la cual se mide.
Entonces, las propiedades de los cristales no son iguales por las direcciones no
paralelas. Diferentes disposiciones atómicas a lo largo de diferentes planos o
direcciones cristalinas, dan lugar a estas propiedades anisotrópicas (vectoriales).
La magnitud de las propiedades vectoriales depende de la dirección, varía al cambiar
la dirección cristalográfica. Algunas de las propiedades vectoriales de los cristales son:
dureza, conductividad térmica y eléctrica, velocidad de la luz, etc.
Entre las propiedades vectoriales se destacan sobre todo las propiedades mecánicas y
ópticas de los minerales.

Un MINERAL puede ser definido como un cuerpo sólido
inorgánico, formado por procesos naturales, generalmente
cristalino, que posee propiedades físicas y composición
química definidas.

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