El estado sólido
Aunque la materia en el universo adopta preferentemente el estado
Gaseoso, en Geología tiene mayor interés el estado sólido ya que la litosfera
Está constituida por rocas y éstas se componen de minerales, que son en su
Mayoría sólidos cristalinos.
El estado sólido se caracteriza por la fuerte uníón entre sus
Partículas constituyentes, que ocupan posiciones más o menos fijas. Si estas
Posiciones están geométricamente ordenadas hablamos de materia cristalina.
Si están
Desordenadas, materia amorfa.
Estructura interna de la
materia cristalina.A) Cristales
En
Los sólidos los enlaces entre átomos o moléculas suelen encontrarse ordenados
En las tres direcciones del espacio, constituyendo la materia cristalina. Esta
Propiedad intuida por algunos naturalistas desde el Siglo XVIII, no tuvo
Confirmación hasta comienzos del Siglo XX cuando Von Laüe demostró, mediante
Radiografías con rayos X, que los cristales estaban formados por el apilamiento
De planos de átomos. Se define cristal como “porción de materia cristalina
Limitada exteriormente por caras planas, aristas y vértices”. Por extensión
También se define como “cualquier sólido con estructura interna ordenada” Los
Cristales pueden ser de origen natural o artificial, y de composición
Inorgánica y orgánica. La ordenación interna es la clave de sus propiedades, de
Las que depende su aspecto y su respuesta ante los procesos naturales o
Tecnológicos. Los cristales visibles al ojo humano reciben el nombre de
Fenocristales. Los cristales sólo visibles al microscopio se denominan
Microcristales.
B) Teoría reticular
Propiedades de la materia cristalina
La repetición indefinida de un motivo estructural que se repite,
tiene una serie de consecuencias: ✓ Homogeneidad (periodicidad): el valor de una
medida en una porción de un cristal se mantiene encualquier porción de él. ✓ Anisotropía: Es una
Carácterística según la cual, determinadas propiedades de un cristal dependen
De la orientación que se considere. Así, la conductividad eléctrica y
Calorífica, dilatación térmica, velocidad de propagación de la luz, etc., son
Muy diferentes según la dirección que se tome en cuenta. En el caso de la
Propagación de la luz en el interior de un cristal de cuarzo, por ejemplo, su
Velocidad dependerá de la dirección que los rayos sigan en su interior. ✓ Simetría:
La simetría de la
Materia cristalina es una consecuencia de su naturaleza periódica, que se
Manifiesta a nivel interno y externo. La clasificación de los cristales se basa
Precisamente en su simetría.
Desarrollo del concepto de Simetría
Los
Elementos morfológicos que forman el cristal (caras, aristas y vértices) se
Repiten según unos ejes y planos imaginarios denominados elementos de simetría.
Los sistemas cristalinos se caracterizan por sus diferentes grados de simetría,
Que oscilan entre la máxima del sistema cúbico, a la mínima del triclínico. Se
Dice que dos figuras son simétricas entre sí cuando ambas se pueden hacer
Coincidir. Para realizar las coincidencias se utilizan las denominadas
Operaciones de simetría: reflexión, rotación o giro e inversión.
Elementos de simetría de un cristal
La materia cristalina tiene
simetría debido a la ordenación de sus átomos y a la repetición de la celdilla
elemental. Los operadores mediante los que se pueden definir estos parámetros
son el centro, eje y plano de simetría. El centro
de simetría es el punto ideal situado en el interior del cristal, que
divide a los ejes cristalográficos que pasan por él en dos partes iguales.
Eje de simetríaes una recta imaginaria que
Pasa por el centro de simetría, y que al girar el cristal sobre él 360o se
Pueden observar el mismo elementos del cristal (cara, arista o vértice) un
Número de veces 2 (binario, cada 180o), 3 (ternario, cada 102o), 4 (Cuaternario,
Cada 90o) o 6 (senario, cada 60o).
Plano de simetríaes el plano ideal que divide el cristal en dos partes equivalentes Y simétricas. Los tres ejes cristalográficos que pasan por el centro de Simetría, dividen al cristal en ocho partes(octantes), coincidentes con Los planos de simetría del cristal. Cuando un poliedro puede reconstruirse Totalmente a partir de una cara por aplicación sucesiva de los elementos de Simetría, se dice que una forma cerrada. Pero a menudo esto no es posible, se Habla entonces de que los cristales constan de dos o más formas abiertas. Los Cristales que existen en la naturaleza pueden agruparse en siete tipos (los Sistemas cristalinos) de acuerdo con las longitudes de sus ejes Cristalográficos (a, b y c) y de los ángulos que forman entre sí (alfa, beta y Jamma).
Procesos de cristalización y génesis cristalina
La génesis cristalina tiene su origen en los siguientes mecanismos básicos: ✓ Solidificación por enfriamiento de un fundido, como sucede en una cámara magmática en la quedesciende la temperatura. ✓ Precipitación química a partir de una disolución como sucede en el mar cuando Se evapora el agua y cristalizan sales, o precipitación bioquímica inducida por La actividad de seres vivos como las conchas de los moluscos. ✓ Alteración (meteorización) por Acción del agua, el oxígeno o el dióxido de carbono sobre los minerales ala intemperie, proceso Que puede dar lugar a minerales nuevos con estructuras diferentes. ✓ Sublimación por enfriamiento Súbito de un gas, como sucede con la cristalización del azufre en lasfumarolas volcánicas. ✓ Recristalización. Cuando en un Cristal algunos iones son sustituidos por otros sin que abandone el estado Sólido y como consecuencia aparecen minerales nuevos. Un ejemplo de recristalización Sería la transformación de la calcita en dolomita durante la diagénesis.
En condiciones adecuadas de presión, temperatura y saturación se Produce la cristalización a partir de grupos de átomos o impurezas que actúan Como núcleos de crecimiento del cristal. En ausencia de partículas el proceso Se inicia en condiciones de sobresaturación.
Sobre Los núcleos se van añadiendo, de forma ordenada y según capas paralelas, los átomos que constituyen la sustancia. El crecimiento es posible porque las capas Externas que se van creando, nunca tienen completas sus cargas. Algunos Minerales están formados por microcristales, que solo son visibles a Microscopio y otros por fenocristales, visibles a simple vista. Dichas Carácterísticas dependen de otras condiciones: espacio, tiempo y reposo.
Cuanto más lento y más largo
sea el proceso de cristalización, los cristales podrán adquirir mayor tamaño,
siempre que tengan espacio para su formación. En el otro extremo, un
enfriamiento demasiado rápido, va a conducir a la formación de un vidrio
volcánico, sin estructura cristalina. Por falta de espacio, los cristales
adquieren una forma externa irregular, pero cuando crecen libremente, suestructura
interna se manifiesta también en la forma externa poliédrica. El reposo es
también una condición para que los cristales alcancen un mayor tamaño frente a
los que seforman en ambientes agitados.
La mineralogía es la disciplina geológica que Tiene por objeto el estudio de los minerales y de todas sus carácterísticas: Forma externa, comportamiento físico, composición química, génesis, así como su Prospección y su explotación.
Conceptos básicos en mineralogía a)
Mineral
es una Sustancia sólida, inorgánica, natural, homogénea, de composición química y Estructura internadefinidas, y estable dentro de unos determinados Límites de presión y temperatura.Se incluyen sustancias líquidas como El Mercurio.Sustancias no cristalinas como el ópalo.También se Usa de forma incorrecta el término “mineral” para referirse a “sal mineral”