GEM231_mineralogia_curso2b propriedades fisicas de minerales 2017 - juan carlos Abramonte Rivas

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Curso 2b: 
Propiedades físicas 
de los minerales 
Prof. Regina Baumgartner
23 de Agosto 2017
1
Propiedades físicas de minerales
• Hábitos y agregados cristalinos
• Clivajes (exfoliación), partición y fractura
• Dureza
• Tenacidad
• Gravedad especifica
• Gravedad especifica promedia
• Determinación 
• Color
• Chatonancia y asterismo
• Propiedades eléctricas
• Propiedades magnéticas
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Hábitos y agregados cristalinos
• El hábito es la apariencia de los cristales, así como la 
morfología de éstos cuando crecen juntos se denomina 
agregado
• Son fundamentales para el reconocimiento de los minerales. 
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Hábitos y agregados cristalinos
Cuando se encuentra un cristal 
aislado o distintos del resto, se deben 
emplear los siguientes términos:
• Acicular: cristales delgados como 
agujas.
• Capilar y filiforme: cristales como 
cabellos o hebras.
• Hojoso: cristales alargados, 
aplastados como hojas de cuchillo.
Estibina
Milerita
Siderita
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Hábitos y agregados cristalinos
Cuando nos encontremos con un 
grupo de cristales distintos, se deben 
emplear los distintos términos:
• Dendrítico: arborescencia en ramas 
divergentes y delgadas, algo 
parecidas a las plantas.
• Reticulado: agrupación de cristales 
en redes.
• Divergente o radial: grupos de 
cristales radiales.
• Drusa: cuando una superficie está 
cubierta de pequeños cristales.
Mn oxides 
Cerusita
Natrolita
Cuarzo 5
Hábitos y agregados cristalinos
Cuando encontramos un mineral en 
grupos radiales o paralelos de 
cristales distintos se debe emplear 
los siguientes términos:
• Columnar: individuos que 
asemejan a columnas.
• Hojoso: agregado de muchas hojas 
aplastadas.
• Fibroso: agregados fibrosos 
delgados, paralelos o radiados.
Distena
Rodonita
Asbesto
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Hábitos y agregados cristalinos
• Estrellado: individuos radiales 
que forman grupos 
concéntricos o como estrellas.
• Globular: individuos radiales 
que forman grupos esféricos o 
semiesféricos.
• Botroidal: cuando las formas 
globulares se agrupan como 
racimos de uvas (del griego 
botrio, racimo de uvas).
Pirita
Wavellite
Romanechite
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Hábitos y agregados cristalinos
• Reniforme: individuos radiales 
terminados en masas redondas 
que parecen un riñón.
• Mamilar: grandes masas 
redondas que parecen mamas, 
formadas por individuos 
radiales.
• Coloforma: formas esféricas 
compuestas de individuos 
radiales sin tomar en cuenta el 
tamaño. Incluye botroidal, 
reniforme y mamilar. 
Hematita
Hematita
Agata
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Hábitos y agregados 
cristalinos
Cuando un mineral está formado por 
escamas o laminillas:
• Exfoliable: cuando un mineral se 
separa fácilmente en placas y hojas.
• Micáceo: parecido al exfoliable, pero el 
mineral puede desintegrarse en hojas 
pequeñísimas, como en el caso de la 
mica.
• Laminar o tabular: cuando un mineral 
consta de individuos planos como 
placas superpuestos y adheridos unos a 
otros.
• Plumoso: formado por escamas finas 
con una estructura divergente o 
espumosa.
Muscovita 
Muscovita 
Aragonita
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Hábitos y agregados cristalinos
• Cuando un mineral está 
formado por granos grandes o 
pequeños se llama granular.
10
Hábitos y agregados cristalinos
Otros:
• Estalactítico: cuando un mineral 
es en forma de conos o cilindros 
grandes. Las estalactitas se 
forman por la deposición 
procedente del goteo de agua 
que contiene el mineral desde 
la bóveda de una cavidad.
• Concéntricos: una o más capas 
superpuestas alrededor de un 
centro común.
• Pisolítico: un mineral formado 
por masas redondas del tamaño 
aproximado de una arveja.
Malaquita
Bauxita
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Hábitos y agregados cristalinos
• Oolítico: un agregado mineral 
formado por pequeñas esferas 
semejantes a las huevas del 
pescado.
• En bandas: cuando un mineral 
aparece en bandas estrechas de 
diferentes colores o texturas.
• Macizo: un agregado mineral 
formado por mineral compacto 
con una forma irregular, sin 
ninguna apariencia peculiar 
como los arriba descritos.
Calcita
Agata
Calcopirita
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Hábitos y agregados cristalinos
• Amigdaloide: cuando una roca, tal como el 
basalto, contiene nódulo en forma de 
almendra.
• Geoda: cuando una cavidad ha sido 
recubierta por la deposición de mineral, 
pero no ha quedado completamente 
rellena, la capa mineral, más o menos 
esférica, se denomina geoda. El mineral se 
presenta frecuentemente en bandas, como 
el ágata, debido a la deposición sucesiva 
del material
• Concreciones: masas formadas por 
deposición de mineral sobre un núcleo. 
Algunas concreciones son casi esféricas, 
mientras que otras asumen gran variedad 
de forma.
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Exfoliación, partición y fractura
• Estas propiedades son la respuesta de un material cristalino a 
una fuerza externa
• Si la estructura cristalina interna de un cristal esta deformada, 
debido al estrés, ha sido sometido a una tensión. 
• El estrés se refiere a la fuerza aplicada y tensión a la 
deformación resultante. 
• La fuerza de un material cristalino es función de sus 
mecanismos de enlaces o la presencia/ausencia de defectos 
estructurales. 
• El tipo de enlace es de mayor importancia en la respuesta de 
la reacción de un mineral a una fuerza aplicada 
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Exfoliación
Exfoliación (cleavage):
• Si un mineral, al aplicar la fuerza necesaria, se rompe de 
manera que deje dos superficies planas se dice que posee una 
exfoliación. La exfoliación depende de la estructura cristalina y 
tiene lugar sólo paralelamente a planos atómicos que poseen 
una fuerza de unión entre ellos débil.
• Generalmente son identificados con los índices de Miller (al 
igual que las caras de formas externas de cristales). 
• Puede ser bien desarrollado como en micas o no desarrollado, 
como en cuarzo. 
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Exfoliación
Exfoliación (clivaje):
Grafito: dentro de los planes, 
hay un fuerte enlace covalente 
entre los átomos de C, pero 
entre los planos existen enlaces 
Van de Waals débiles que 
producen la exfoliación
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Exfoliación
Exfoliación (clivaje):
• Diamante: tiene solo un tipo 
de enlace, covalente.
• Su clivaje excelente paralelo 
al octaedro ocurre a lo largo 
de los planos atómicos con el 
mayor espaciamiento inter-
planar. 
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Exfoliación
Exfoliación (clivaje):
• Describiendo el clivaje, su calidad y dirección cristalográfica 
debe ser mencionado. 
• La calidad esta expresada como:
• Perfecta 
• Buena
• Pasable
• …
• La dirección es expresada por el nombre o índices de Miller
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Exfoliación
Exfoliación (clivaje):
• La dirección es expresada por el nombre o índices de la 
forma al cual el clivaje es paralelo. 
• Cubico {001}
• Octaédrica {111}
• Romboédrica {101-1}
• Prismático {110}
• Pinacoidal {001}
• El clivaje es siempre 
consistente con la 
simetría. 
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Exfoliación
Exfoliación (clivaje):
• La dirección es expresada por el nombre o índices de la forma al 
cual el clivaje es paralelo. 
• Si un clivaje es de dirección octaédrica, implica que debe haber 
otras tres direcciones de simetría relacionadas
• Si un clivaje dodecaedrico existe, debe haber otros 5 direcciones 
relacionadas. 
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Partición 
• Los cristales maclados pueden separarse fácilmente a lo largo 
de los planos de composición. 
• Cuando en un mineral se producen superficies planas por 
rotura a lo largo de dichos planos predeterminados, se dice 
que tiene partición. 
• El fenómeno se parece a la exfoliación, pero hay que 
distinguirlo de ella por el hecho de que no lo exhibirán todos 
los ejemplares de un determinado mineral, sino sólo aquellos 
que estén maclados o hallan sido sometidos a una presión 
apropiada.
• No están mostrados en todos los especímenes, solo los que 
tienen maclas. 
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Partición 
• Partición basal: corindón 
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Fractura 
Por fractura de un mineral se 
entiende la manera como se 
rompe cuando no se exfolia o 
parte. Hay distintos tipos de 
fractura:
• Concoidal: cuando la 
fractura tiene superficies 
suaves, lisas, como la cara 
interior de una concha (p.e. 
vidrio).
• Fibrosa o astillosa:cuando 
un mineral se rompe se 
vuelve fibras o astillas (p.e
asbesto). 23
Fractura 
• Ganchuda: cuando un 
mineral se rompe según una 
superficie regular, dentada, 
con filos puntiagudos (p.e. 
talco).
• Desigual o irregular: cuando 
un mineral se rompe según 
superficies bastas e 
irregulares (hematita).
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Dureza 
• Se llama dureza a la resistencia que ofrece la superficie lisa de 
un mineral al ser rayada. 
• El grado de dureza viene determinado por la observación de la 
facilidad o dificultad relativa con que un mineral es rayado por 
otro o por una lima o punta de acero pero sin ruptura. 
• El mineralogista australiano F. Mohs, formó en 1824 una 
escala de diez minerales corrientes y por comparación con sus 
durezas se puede definir la de cualquier mineral.
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Dureza – Escala de Mohs
De menor a mayor dureza:
1. Talco
2. Yeso
3. Calcita
4. Fluorita
5. Apatita
6. Ortosa
7. Cuarzo
8. Topacio
9. Corindón
10. Diamante 26
Dureza 
• En cristales con enlaces metálicos que pueden fluir 
plásticamente, una rascadura resulta en una ranura 
• Materiales frágiles con enlaces iónicos o covalentes, 
reaccionarán a una prueba de dureza por micro-fracturación. 
• La fuerza general es un compuesto de todos los tipos de 
enlaces mientras que la dureza es la expresión del enlace mas 
débil. 
• Ejemplo: en silicatos, todos están basados en diferentes 
arreglos de tetraedros de SiO2. la dureza varia de 1 (talco) a 7 
(cuarzo) y 8 (topacio). 
• Indica que no es una función del enlace Si-O sino de los otros 
enlaces presentes en la estructura. 27
Dureza 
• Talco: las capas de silicato 
basales están mantenidos 
unidos con un enlace débil 
de Van der Waals y/o 
hidrogeno
• Cuarzo: fuerza de enlace 
uniforme en una red 
relativamente densa de 
tetraedros SiO2. 
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Dureza 
Referencias
• Dureza de una uña: un poco encima de 2
• Moneda de cobre: 3
• Acero de una navaja: poco encima de 5
• Vidrio: 5.5
• Acero de un archivo: 6.5
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Dureza 
• La dureza es una propiedad vectorial (depende de la 
dirección)
• Cristales pueden mostrar diferentes durezas 
dependiendo de la dirección de rascadura
• Generalmente, las diferencias son menores pero hay 
dos excepciones: 
• Distena: H=4.5 paralelo a lo largo del cristal y H=7 
atreves de la longitud 
• Calcita: H=3 en todas las superficies excepto {0001} 
donde tiene H=2
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Tenacidad 
• La resistencia que un mineral opone a ser roto, molido, 
doblado o desgarrado, en resumen su cohesión, se conoce con 
el nombre de tenacidad. 
Relación entre el 
esfuerzo y la 
deformación. La 
resiliencia es el área 
bajo la curva en la 
zona verde, la 
tenacidad el área 
conjunta bajo la curva 
en las zonas verde y 
amarilla.
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Tenacidad 
Términos que se emplean para describir las diversas clases de 
tenacidad en los minerales:
• Frágil: un mineral que fácilmente se rompe o reduce a polvo.
• Maleable: un mineral puede ser conformado en hojas 
delgadas por percusión.
• Séctil: un mineral que puede cortarse en virutas delgadas con 
un cuchillo.
• Dúctil: un mineral al que se le puede estirar en forma de hilo.
• Flexible: un mineral que puede ser doblado pero que no 
recupera su forma original una vez que termina la presión que 
lo deformaba.
• Elástico: un mineral que recobraba su forma primitiva al cesar 
la fuerza que lo ha deformado. 32
Tenacidad 
33
Peso especifico 
• El peso específico o densidad relativa de un mineral es un 
número que expresa la relación entre su peso y el peso de un 
volumen igual a 4ºC. 
• Si un mineral tiene peso específico dos, ello significa que una 
muestra determinada de dicho mineral peso dos veces lo que 
pesaría un volumen igual de agua.
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Color
• El color es la primera propiedad de un mineral que se observa 
en general y es el mas fácil. Algunos minerales son fáciles de 
identificar gracias a su color pero para otros, el color es una de 
la característica mas cambiante y no confiable.
• El color es la respuesta del ojo al rango de luz visible del 
espectro electromagnético
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Color
• Cuando la luz blanca incide en la superficie de un mineral 
parte de ella se refleja y parte se refracta. Si la luz no sufre 
absorción, el mineral es incoloro, tanto en la luz reflejada 
como en la transmitida. Este proceso son parte de la 
propiedad de brillo.
• Los minerales son coloreados porque absorben ciertas 
longitudes de onda de la luz y el color es el resultado de la 
combinación de las longitudes de onda que llegan al ojo.
• Algunos minerales exhiben diferentes colores cuando la luz es 
transmitida en direcciones cristalográficas diferentes. Esta 
absorción selectiva es conocida como pleocroísmo, si sólo hay 
dos direcciones, la propiedad se llama dicroísmo.
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Color
• El proceso responsable del color de los minerales puede ser 
clasificados como:
• Transiciones de Campo Cristalino
• Transiciones de Orbital Molecular
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Color
• Transiciones de Campo Cristalino: son transiciones 
electrónicas que ocurren entre los orbitales 3d parcialmente 
llenos de los elementos de transición. 
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Color
• Transiciones de Campo Cristalino:
Rubi (Al2O3)
Cromoforo: Cr 3+
Esmeralda (Be3Al2Si6O18)
Cromoforo: Cr 3+
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Color
• Transiciones de Campo Cristalino:
Olivino (Fe,Mg)2SiO4)
Cromoforo: Fe3+
Crisoberilo (Al2BeO4)
Cromoforo: Fe3+
Almandino (Fe3Al2Si3O12)
Cromoforo: Fe2+
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Color
Factores que influencian la transmisión de color producidas por 
la interacción de campo cristalino
• Presencia de un elemento de transición especifico.
• Estado de oxidación (determina el número de e- en los 
orbitales d).
• Geometría del campo cristalino. 
• Fuerza del campo cristalino. 
• Sensibilidad del receptor humano. 
41
Color
• Transiciones de Campo Cristalino:
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Color
• Transiciones de Orbital Molecular
• Ocurre en minerales donde los electrones de valencia se 
transfieren entre iones adyacentes, generando “orbitales 
moleculares” o zonas de transferencia de cargas. 
• Las transiciones de trasferencias metal—metal más comunes 
se dan con los pares iónicos Fe2+ - Fe3+ y Fe2+ - Ti4+
Zafiro: Al2O3 
Par ionic Fe2+ - Ti4+
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Color
Transiciones de Orbital Molecular
• Ejemplos: 
44
Color
Centros de color: 
• La coloración puede ser causada por defectos estructurales 
(defectos de Frenkel)
• El exceso de un electrón puede ser liberado por un tomo 
simple y atrapado en un sitio con defecto estructural. El 
‘‘Hueco” producido por la ausencia de un electrón puede 
causar el mismo efecto 
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Color
Centros de color: 
• Fluorita: (CaF2) Centro de color de e-
46
Color
Centros de color: 
• Cuarzo ahumado: (SiO2) Centro de color de hueco
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Color
Otras causas de color
• Impurezas (cuarzo verde por presencia de clorita dispersa, 
calcita negra por presencia de oxido de Mn o carbón). 
Hematita constituye el pigmente de impureza mas común 
(feldespatos, calcita y en cuarzo).
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Brillo
• El aspecto general de la superficie de un mineral cuando se 
refleja la luz se conoce con el nombre de brillo. 
• El brillo de los minerales puede ser de dos tipos:
• 1) metálico y 
• 2) no metálico. 
• No hay una línea clara de separación entre estos dos grupos y 
ciertos minerales que están entre ambos tipos se les conoce 
algunas veces como submetálicos (p.e. esfalerita).
• Minerales con brillo metálico incluyen pirita, galena y 
calcopirita. 
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Brillo
Términos que se emplean para describir 
el brillo de los minerales no metálicos:
• Vítreo: que tiene el brillo de vidrio 
(cuarzo y turmalina).
• Resinoso: que tiene el brillo de la 
resina (esfalerita y azufre).
• Nacarado: que tiene el brillo irisado 
de la perla. Se observa por lo general 
en las superficies de los minerales 
paralelos a los planos de exfoliación 
(talco, mica).
Cuarzo
Ambar
Muscovit
e 
50
Brillo
• Graso: que parece estar cubierto 
con una delgada capa de aceite. 
Este brillo resulta de la luz 
difundida por una superficie 
microscópicamente rugosa 
(nefelina, algunas especiesde 
esfalerita y cuarzo masivo).
• Sedoso: como la seda. Resultado 
de la reflexión de la luz sobre un 
agregado paralelo de fibras finas 
(yeso fibroso, malaquita y 
serpentina).
• Adamantino: que tiene un reflejo 
fuerte y brillante como el 
diamante (cerusita y anglesita).
Yeso
Diamante 
Jade 
51
Brillo
• Húmedo: como el de la fluorita 
que refleja muy poco la luz.
• Córneo: como la calcedonia que 
casi no brilla.
• Terroso: como la bauxita el que 
presentan los minerales que no 
reflejan la luz.
fluorita
Calcedonia
Bauxita
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Chatonancia y asterismo
• Chatonancia: Efecto de luz reflejada sobre la superficie de 
minerales que presentan inclusiones de minerales fibrosos o 
cavidades orientadas paralelamente (cuarzo, berilo, 
crisoberilo, turmalina) 
Chatonancia
(efecto ojo de 
gato)
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Chatonancia y asterismo
• Cuando la orientación de las inclusiones se orientan en los 
ejes basales de un sistema hexagonal se produce el asterismo. 
Se genera una figura que asemeja una estrella de seis puntas 
(zafiro, rubí)
Zafiro cabuchón 54
Iridiscencia
• Se produce por difracción y reflexión de luz al chocar con una 
superficie que presenta rasgos estructurales (fracturas, planos 
de clivaje, maclados, etc.) cercanamente espaciados.
Ópalo 
Labradorita
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Luminescencia
• Cualquier emisión de luz, la cual no surja 
como resultado directo de procesos de 
incandescencia
• Se debe a la presencia de impurezas 
denominadas iones “activadores”
• Los minerales que luminiscen durante la 
exposición de luz UV, rayos X o catódicos 
se denominan fluorescentes(fluorita, 
schellita, calcita, willemita)
• Si la luminiscencia continua después de 
retirar la fuente de excitación, el mineral 
se conoce como fosforescente
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Diafanidad
• Propiedad que poseen algunos minerales de transmitir la luz. 
Se expresa en los siguientes términos
• Transparente 
• Translucido
• Opaco 
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Huella
• El color del polvo fino de un mineral se conoce con el nombre 
de huella. 
• La huella se emplea frecuentemente en la identificación de 
minerales, porque, aunque el color de un mineral puede variar 
entre límites amplios el de la huella es normalmente 
constante.
• El mineral debe ser “frotado” en una pieza de porcelana sin 
esmaltar. Tiene una dureza de 7 así que para los minerales 
mas duras no funcionara. 
58
Magnetismo
• Es uno de los fenómenos por los cuales los materiales 
ejercen fuerzas atractivas o repulsivas ante otros materiales. 
Las fuerzas magnéticas son producidas por el movimiento de 
partículas cargadas, como por ejemplo electrones(momento 
Angular o espín), lo que indica la estrecha relación entre la 
electricidad y el magnetismo.
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Magnetismo
Tipos de magnetismo:
• Diamagnetismo: se da en materiales que no presentan 
electrones desapareados. Presentan susceptibilidades 
magnéticas muy bajas o negativas y tienden a ser repelidos 
por campos magnéticos de alta fuerza.
60
Magnetismo
Tipos de magnetismo:
• Paramagnetismo: se da en materiales que poseen un arreglo 
al azar de los dipolos magnéticos (causado por cationes 
específicos que poseen espines desapareados). Cuando el 
material es expuesto a un campo magnético, los dipolos 
tienen a alinearse en la dirección del campo magnético 
externo. Si cuando desaparece el campo magnético externo, el 
material conserva un magnetismo permanente, se denomina 
Ferromagnético
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Magnetismo
Tipos de magnetismo:
• Cuando un material ferromagnético es calentado, el 
magnetismo permanente inducido se pierde completamente 
(se comporta como un material paramagnético) cuando sobre-
pasa la denominada Temperatura de Curie (para el hierro 
metálico es de 770°C
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Magnetismo
Tipos de magnetismo:
• Ferrimagnetismo: Se da cuando en un material el momento de 
espín iónico es anti paralelo (a diferencia del ferromagnético), 
pero de distinta magnitud. Lo que hace que exista un 
momento magnético resultante en una dirección 
determinada, generando así un magnetismo permanente
Ilustración esquemática 
de la alineación de los 
dipolos de los espines
Ferro Ferri
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Propiedades eléctricas 
• Los metales nativos, los sulfuros y los óxidos transmiten la 
corriente eléctrica; sin embargo, la mayoría de los minerales 
son malos conductores o dieléctricos. 
• Algunos minerales al estar sometidos a presión adquieren 
cargas eléctricas de signo contrario en sus extremos. El 
fenómeno se conoce como piezoelectricidad (por ej. el 
cuarzo). 
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Propiedades eléctricas 
• Algunos cristales cuando se someten a variaciones térmicas se 
cargan de electricidad en algunas caras, el fenómeno se 
conoce como piroelectricidad (la turmalina). 
65