La mineralogía                                                                                                            ...
Construyendo minerales y calculando su ley                                                                                ...
Sector :	      Ciencia.                                                                                                   ...
Evaluación Formativa                                                                                                      ...
MATERIAL COMPLEMENTARIO                                       Minerales: sólidos cristalinosCaracterísticas               ...
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  1. 1. La mineralogía CONTENIDOSLa 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 LeyMineral 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. www.codelcoeduca.cl
  2. 2. Construyendo minerales y calculando su ley APLICACIÓN PRÁCTICAEn 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).Preguntas1. 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 %? www.codelcoeduca.cl
  3. 3. Sector : Ciencia. PARA EL DOCENTESubsector : 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. www.codelcoeduca.cl
  4. 4. Evaluación Formativa PARA EL DOCENTENombre: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. www.codelcoeduca.cl
  5. 5. MATERIAL COMPLEMENTARIO Minerales: sólidos cristalinosCaracterísticas 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. www.codelcoeduca.cl

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