PROPIEDADES PROPIED ADES QUÍMICA QUÍMICAS S RELACIÓN DE LA QUÍMICA CON LA CLASIFICACIÓN DE LOS MINERALES La composición química es la base de la clasificación moderna de los minerales. - Los minerales que tienen en su composición el mismo anión o grupo aniónico característico tienen semejanzas similares, que en general son más claras y marcadas que las que puedan tener los minerales que contengan el mismo catión. Ej. Los carbonatos se parecen mucho más entre sí que los minerales de cobre.
- Los minerales relacionados entre sí por la presencia del mismo anión, tienden a aparecer juntos o en medio geológicos parecidos o idénticos. Ej: los sulfuros aparecen en asociaciones mutuas, unidos en filones o depósitos de reemplazamiento, mientras que los silicatos forman la gran mayoría de las rocas en la corteza terrestre. - El esquema de la clasificación mineralógica concuerda bien con la nomenclatura química corriente y la sistemática de los compuestos inorgánicos.
ESTRUCTURA La estructura es otro factor del cual dependen tanto las propiedades físicas como químicas del cristal, que incluye: a) La disposición geométrica en el espacio de los átomos, las moléculas, los iones o grupos iónicos, que constituyen los bloques que edifican la materia.
b) El empaquetamiento de estos bloques, y, c) El carácter y magnitud de las fuerzas eléctricas que las unen. Entonces podemos decir que en términos de estructura, no se puede seguir la simple proporcionalidad de las propiedades con la composición, ya que hay que tener en cuenta las diferencias en empaquetamiento
FUERZA DE ENLACES EN LOS CRISTALES Las fuerzas que unen entre sí las partículas componentes de los sólidos cristalinos tienen naturaleza eléctrica y la clase e intensidad de estas fuerzas tienen gran importancia como determinantes de las propiedades físicas y químicas de los minerales. En general, cuanto más fuerte es el enlace, más duro es el cristal, más elevado su punto de fusión y menor su coeficiente de dilatación por el calor. Estas fuerzas eléctricas son
enlaces químicos
ENLACE IÓNICO Transferencia de electrones de un átomo a otro. Los minerales que tienen este tipo de enlace, tienen la propiedad de disolverse en disolventes polares tales como el agua, para producir soluciones conductoras que contienen iones libres.
◦
◦
◦
◦
Dureza moderada. Peso especifico moderado. Punto de ebullición y fusión generalmente altos. Pocos conductores del calor y electricidad.
La cantidad de energía necesaria para romper el enlace iónico, está relacionada entre: ◦
Distancia entre los centros de los dos iones.
◦
Carga total
Ej.: Cloruro de sodio (ClNa)
Formación de los iones sodio y cloro
ENLACE COVALENTE Comparte electrones, es el más fuerte de los enlaces químicos. Los minerales que están unidos de esta forma se caracterizan por: ◦
Insolubilidad general.
◦
Gran estabilidad.
◦
Puntos de fusión y ebullición altos.
◦
No forman iones en disolución.
◦
No son conductores de electricidad ni en estado sólido ni en solución.
Ej.: el carbono se destaca de esta clase de átomo.
Diamante que es la sustancia natural más dura de todas.
ENLACE DE VAN DER WAALS Es un enlace débil que fija moléculas neutras y unidades estructurales sin carga en una red, mediante débiles cargas residuales de su superficie. Los minerales que están unidos de esta forma se caracterizan por: - Dureza baja - Exfoliación fácil.
Ej.: el grafito, formado
por hojas de átomos de carbono unidos por enlaces covalentes, hojas que se unen entre sí por fuerzas de Van der Waals.
ENLACE METÁLICO La mayoría de los metales, son sólidos y cristalinos en los cuales se presentan iones cargados positivamente y una nube de electrones que se mueven con facilidad. Las fuerzas electrostáticas de atracción entre los átomos cargados positivamente y la nube de electrones se conoce como enlace metálico. Los minerales que están unidos de esta forma se caracterizan por:
Gran plasticidad Tenacidad Conductividad Ductilidad Baja dureza Bajo punto de fusión y ebullición
Ej.: metales nativos
VARIACIÓN EN LA COMPOSICIÓN DE LOS MINERALES Es debido a la sustitución en una estructura dada, de un ión o grupo iónico por otro ión o grupo iónico, relación que se llama sustitución iónica. Existen factores que determinan su alcance.
1.- Tamaño del ión Los factores de dos elementos solo pueden sustituirse fácilmente si sus radios iónicos son similares y se diferencian en menos del 15%. Si los radios de los dos iones difieren entre el 15 y 30%, sustitución es limitada y poco frecuente.
la
Si difieren en más del 30%, hay pocas probabilidades de sustitución.
2.- Temperatura Cuanto más elevada es la temperatura, mayor es el desorden térmico y menos rigurosas las exigencias espaciales de la red. Por esto, los cristales desarrollados a elevadas temperaturas pueden presentar una gran sustitución iónica que no habría podido tener lugar a temperaturas más bajas. Ej.: Feldespato potásico, sanidina, que contiene cantidades mucho mayores de sodio de las que podía acomodarse establemente en cristales desarrollados a temperaturas más bajas.
POLIMORFISMO
Dos minerales o más son polimorfos cuando presentan la misma composición química y distinto sistema cristalino. En la naturaleza existen dos compuestos estables que tienen precisamente el mismo porcentaje de calcio y carbonato en el análisis. Estos compuestos, son los minerales calcita y aragonito, no pueden distinguirse por medios químicos, pero difieren en casi todas la propiedades.
La calcita es escalenoédrica hexagonal; el aragonito es rómbico. La calcita tiene exfoliación romboédrica perfecta; el aragonito la tiene prismática y pinacoidal. Los minerales se diferencian ligeramente en su peso específico y dureza, lo que es más definitivo para alejar cualquier idea de identidad, los diagramas de difracción de los rayos X son totalmente diferentes.
ISOMORFISMO
Dos minerales o más son isomorfos cuando presentan un mismo sistema cristalino (igual forma) y distinta composición química. Ej.: Son isomorfos la galena y la halita, su celdilla elemental es cúbica. La galena es sulfuro de plomo y la halita cloruro sódico.
Halita
Galena