GEM231_mineralogia_defi_historia_curso 1a 2017 - juan carlos Abramonte Rivas

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Curso 1a: Introducción: definición, 
historia, nombramiento de 
minerales
16 Agosto 2017
Prof. R. Baumgartner
Mineralogía/ciencias minerales
• El estudio de la química, estructura atómica, propiedades 
físicas y génesis de minerales
• Todos están familiarizados con minerales ya que están 
presentes en rocas de montañas, arena de playa y tierra 
del jardín. 
• Menos conocidos pero también compuestos de 
minerales son los meteoritos y el material de la 
superficie de la Luna y Marte. 
• Gemas son excepcionales y representan los minerales en 
la joyería. 
• Para cualquier articulo inorgánico en el comercio, si no 
son minerales para si mismo, tienen un origen mineral.
Campos ligados a la mineralogía
• Mineralogía descriptiva – propiedades físicas y ópticas
• Química cristalina - relación de la composición química 
con la estructura atómica 
• Cristalografía – relación de la simetría cristalina y la 
forma con la estructura atómica
• Génesis mineral – interpretación del ambiente geológico 
en el cual el mineral se forma desde sus atributos físicos, 
químicos y estructural y minerales asociados. 
Campos ligados a la mineralogía
• Mineralogía descriptiva – propiedades físicas y ópticas
• Química cristalina - relación de la composición química 
con la estructura atómica 
• Cristalografía – relación de la simetría cristalina y la 
forma con la estructura atómica
• Génesis mineral – interpretación del ambiente geológico 
en el cual el mineral se forma desde sus atributos físicos, 
químicos y estructural y minerales asociados. 
Posición fundamental de la mineralogía en todas 
las otras disciplinas de ciencias de la tierra
• Petrología: el estudio de las rocas esta mayormente 
determinada con la evaluación de la estructuras, textura y 
química de los minerales que contiene.
• Geoquímica: estudio de la química de materiales de la tierra 
que reflejan la química colectiva de los minerales contenidos. 
• Geología estructural y tectónica: deformación de rocas. 
controlada por la orientación y estructural cristalina de su 
constituyentes minerales.
• Geología del medio ambiente/hidrogeología: el estudio de la 
interacción de la biosfera, hidrosfera y atmosfera con rocas y 
minerales (la litosfera).
• Geología económica: el estudios del origen y beneficiación de 
depósitos minerales.
Definición 
• Un mineral es un solido 
homogéneo de ocurrencia natural
con una composición química 
definida (pero no fija) y con una 
disposición atómica altamente 
ordenada.
• Es generalmente formado por 
procesos inorgánicos. 
NaCl
Natural versus sintético
• Ocurrencia natural: formado por procesos naturales
• Sintético: hecho en el laboratorio
• Los laboratorios industriales y de investigación producen 
rutinariamente equivalentes sintéticos de muchos 
materiales que ocurren naturalmente incluyendo gemas 
como esmeraldas, rubís y diamantes.
Solido homogéneo
• La definición de mineral dice que un mineral es un solido 
homogéneo. 
• Consiste en una substancia única, solida que no puede ser 
subdividida en un componente química mas simple. 
• La definición de homogéneo es mas difícil porque esta 
ligado a la escala en la cual esta definido. 
• Un espécimen puede parecer homogéneo al ojo pero es 
heterogéneo bajo el microscopio porque esta formado por 
varios materiales. 
• La calificación de solido excluye líquidos y gases. 
• H2O en un glaciar es considerado como mineral pero no ell
agua. También el mercurio liquido, que ocurre en cierto 
depósitos, debe ser excluido de una definición estricta de 
mineral. 
Composición química definida
• Implica que puede ser expresado con una formula química 
especifica. 
• Cuarzo esta expresado como SiO2. Como cuarzo no contiene otro 
elemento que Si y O, su formula es definida. Por esto que cuarzo 
es referido como una sustancia pura. 
• Sin embargo, muchos minerales no tienen una formula bien 
definida. 
• Dolomita (CaMg(CO3)) no es siempre un carbonato de Ca-Mg 
puro. Puede contener contenidos considerables de Fe y Mn en 
lugar de Mg. Estos contenidos pueden variar la composición de la 
dolomita tiene un rango comprendido entre ciertos limites y en 
consecuencia, no es fijo.
• Puede ser expresada con una formula con ratios atómicos donde 
Ca:Mg:CO3 = 1:1:2. Formula general: Ca(Mg,Fe,Mn)(CO3)
Disposición atómica altamente 
ordenada
• Indica una estructura interna de átomos 
(o iones) dispuesto en un patrón
geométrico regular. 
• Como esto es el criterio de un solido 
cristalino, los minerales son cristalinos. 
• Solidos, como vidrio, que no tienen una 
disposición atómica ordenada, son 
amorfos. Varios solidos naturales son 
amorfos: 
• Vidrio volcánico 
• Limonita (un oxido de hierro hidratado)
• Alófana (silicato de aluminio hidratado)
• …
Procesos inorgánicos
• Minerales son formado por procesos inorgánicos como 
menciona la definición. Deberíamos poner un 
“generalmente” en la definición. 
• Ejemplo del carbonato de calcio de conchas de moluscos.
• La concha de una ostra y la perla que puede contener son 
compuesto mayormente de aragonito, idéntico al mineral 
formado de manera inorgánica. 
• Hay también otras especias biogenéticas como:
• Ópalo (forma amorfa de SiO2)
• Magnetita (Fe3O4)
• Fluorita (CaF2)
• Pirita (FeS2)
Procesos orgánicos
Ejemplos de minerales que pueden precipitar de organismos 
(Lowenstam, 1979).
• El cuerpo humano produce minerales esenciales:
• Apatita – Ca5(PO4)3(OH) (principal constituyente de los huesos y 
dientes)
• El cuerpo también puede producir concreciones con material 
mineral como cálculo en el sistema urinario.
• Estos cálculos son fosfatos de calcio (como hidroxylapatia, 
apatita-carbonatos y whitlockite) oxalatos de calcio y fosfatos de 
magnesio (Gibson, 1974).
• Petróleo y carbón son frecuentemente referidos como mineral 
fósil y son excluidos. No tienen una composición química definida 
ni un arreglo atómico ordenado. 
• Sin embargo, localmente capas de carbón son sujetas a altas 
temperaturas que han expulsado los hidrocarburos volátiles y 
recristalizado el carbón. El residuo es el mineral grafito. 
Historia de la mineralogía
• El “arte” de minerales existe desde la civilización humana 
temprana. Los pigmentos naturales hechos de hematita
roja y óxidos negros de manganeso fueron usados en 
pinturas de cavernas por humanos tempranos. 
Historia de la mineralogía
• Tumbas pintadas del valle de Nilo
(Egipcio) mas de 5000 años atrás 
muestran artesanos ocupados en 
cargar malaquita y metales preciosos, 
fundiendo minerales metálicos y 
haciendo joyas con lapiz lazuli y 
esmeralda. 
Historia de la mineralogía
• Desde la época de piedra 
pasando por la época de 
bronce, se busco otros 
minerales de los cuales 
metales pudieran ser extraídos. 
• El primer libro sobre minerales 
fue escrito por el filosofó 
griego Theophrasis (372-287 
A.C.)
• En 1556, De Re Metalica fue 
escrito por el físico alemán 
Georgius Agricola y trata de 
extracción de metales, entre 
otros. 
Historia de la mineralogía
• En 1669, una contribución importante 
esta hecha por el criptógrafo Nicolas
Steno con su estudio de cristales de 
cuarzo. Mostró que a pesar de las 
diferencias en origen, tamaño o forma, 
los ángulos entre las diferentes caras 
eran constantes. 
• Vamos a ver que esta propiedad es 
sumamente importante 
Historia de la mineralogía
• En 1780 Carangeot inventa un equipo para 
medir los ángulos interfaciales de cristales 
(goniómetro de contacto). => proyecciones 
estereográficas – curso 3 
• En 1784, Rene Haüy muestra que los 
cristales son construidos por un apilado de 
pequeños bloques idénticos, que son las 
celdas unitarias (celdas unitarias) => curso 
orden interno
• En 1809, invención del goniómetro 
reflexivo, cual permite medir de manera 
altamente precisa y exacta la posición de 
las caras de cristales
Historia de la mineralogía
• En 1828, el microscopio polarizador es 
inventado por el escoses William Nicol y 
permite el estudio sistemáticodel 
comportamiento de la luz en sustancias 
cristalinas. El microscopio polarizador se 
convirtió en, y sigue, una herramienta 
poderosa para la determinación y 
estudios mineralógicos. 
Historia de la mineralogía
• Fedorov, Schoenflies y Barlow, trabajando de manera independiente, 
desarrollan casi simultáneamente teorías de simetría y orden 
interno dentro de los cristales cuales se convirtieron en los 
cimientos de estudios mas tardíos de cristalografía de rayos X => 
curso orden interno.
• En 1912, en un experimento de Friedrich y Knipping, fue 
demostrado que cristales pueden difractar rayos X. Eso demostró 
que existe una disposición regular y ordenada de átomos en 
materiales cristalinos. 
Historia de la mineralogía
• En 1914, las determinaciones de estructuras cristalinas fueron 
publicadas por W y H Bragg en Inglaterra. 
• La difracción de rayos X actualmente permite determinar 
estructuras cristalinas complejas de manera rápida. 
• En los años 1960, la llegada de la microsonda electrónica 
permite estudiar la composición química de minerales. 
Importancia económica de los 
minerales
• Desde los inicios de la civilización, los minerales han tenido un 
papel importante en el modo de vida y estándar de vida. 
• Actualmente, dependemos de ellos – desde la construcción 
hasta la fabricación de computadores y otros equipos 
electrónicos. 
• Algunos minerales como talco y azufre son utilizados como 
vienen del suelo pero la mayora son primero procesados para 
obtener un material utilizable. 
• Algunos de los materiales mas familiares son ladrillos, vidrio, 
cemento, yeso y metales como oro y cobre. 
• Minerales metálicos e industriales son minados y en cada 
continente hay minerales específicos, los cuales son 
suficientemente concentrados para ser extraídos de manera 
económica. 
Importancia económica de los 
minerales
Nombramiento de minerales
• Los minerales son clasificados en base a la presencia de 
componentes químicos mayoritarios (anión o complejo 
aniónico) en:
• Óxidos 
• Sulfuros
• Silicatos
• Carbonatos
• Fosfatos
• …
• El nombre de los minerales no se basa en un esquema 
químico lógico. 
Nombramiento de minerales
• La descripción e identificación 
cuidadosa de minerales necesitan 
técnicas especializadas como 
análisis químico y mediciones de 
propiedades físicas.
• Si embargo, el nombre de los 
minerales no se determina de 
manera científica
• El nombre de un mineral puede ser 
en base a alguna característica física 
o aspecto químico, o de una 
localidad, una figura publica, un 
mineralogista,…
Nombramiento de minerales
Algunos ejemplos:
• Albita (NaAlSi3O8) del latin albus (blanco) en alusión a su color. 
Nombramiento de minerales
• Rodonita (MnSiO3): del griego rhodon (una rosa) en alusión de 
su color característica rosado
Nombramiento de minerales
• Cromita (FeCr2O4) por la presencia de gran cantidad de cromo 
en el mineral. 
Nombramiento de minerales
• Magnetita (Fe3O4) porque tiene propiedades magnéticas
Nombramiento de minerales
• Franklinite (ZnFe2O4) de una localidad, Franklin, New Jersey, 
USA, donde ocurre como mineral dominante de zinc 
• Sillimanite (AlsSiO5) del profesor Benjamin Siliman de la 
universidad de Yale (1779-1864)
• …
Nombramiento de minerales
• Un comité internacional, la comisión de nuevas minerales y 
nuevos nombres de minerales de la International 
Mineralogical Association revisa todas las descripciones de los 
nuevos minerales y juzga la oportunidad de los nombres así 
como la caracterización científica de las nuevas especies 
descubiertas.