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Mineral

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Concepto:Elementos químicos sólidos y simples, cuya presencia e intervención es imprescindible para la actividad de las células.

Mineral. Son elementos químicos sólidos y simples, cuya presencia e intervención es imprescindible para la actividad de las células. Son sustancias inorgánicas que poseen una disposición ordenada de átomos de los elementos por los que está compuesto.

Tipos

Minerales y rocas

Estos son cuerpos de materia sólida del suelo que pueden aparecer de formas muy diversas, ya sea de forma aislada o como componentes fundamentales de las Rocas. Se pueden estudiar los minerales a partir de las distintas propiedades que presentan, como la dureza, geometría (en cristales), composición química, densidad. La mayor parte de los objetos que usamos en nuestra vida cotidiana proceden de uno o varios minerales.

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Los minerales aparecen con una amplia variedad de colores y estructuras, incluyendo tipos tan diversos como la obsidiana negra vítrea, el jaspe joya, los diamantes claros y duros y el talco blando y blanquecino. Los minerales son la fuente de los metales valiosos, extraídos como menas.

Entre los minerales se encuentran algunos con estructuras internas que siguen patrones geométricos, se les denomina cristales. Por su brillo, color y propiedades algunos son considerados como piedras preciosas. Por su parte, una roca es cualquier agregado mineral formado de modo natural.

Los minerales que constituyen la corteza terrestre se han formado a partir de los elementos químicos que originaron el planeta.  Los minerales pueden aparecer en la naturaleza sin una forma definida (amorfos). Entre ellos también existen como:

Minerales y sales

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Estos son elementos químicos imprescindibles para el normal funcionamiento metabólico. El agua circula entre los distintos compartimentos corporales llevando electrolitos, que son partículas minerales en solución. Tanto los cambios internos como el equilibrio acuoso dependen de su concentración y distribución.

Los minerales se pueden dividir acorde a la necesidad que el organismo tiene de ellos:

Propiedades físicas de los minerales

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Por sus propiedades físicas, ópticas, eléctricas y magnéticas y por su composición química, aunque este último no es el método habitual, ya la mayoría pueden ser identificados mediante observación espectroscópica e incluso visual. Aún así, el análisis químico es la única forma de identificar con exactitud la naturaleza de un mineral.

Dureza de un mineral

La dureza de los minerales es la capacidad de una sustancia sólida para resistir deformación o abrasión de su superficie. Se aplican varias interpretaciones al término en función de su uso. La dureza está relacionada con la solidez, la durabilidad y la resistencia de sustancias sólidas, y, en sentido amplio, este término suele extenderse para incluir todas estas propiedades. La dureza relativa de los minerales se determina gracias a la escala de dureza de Mohs, nombre del mineralogista alemán Friedrich Mohs que la ideó.

Clasificación

Clasificación de los metales (Artículo completo)

En mineralogía, la dureza se define como la resistencia al rayado de la superficie lisa de un mineral. Una superficie blanda se raya con más facilidad que una dura; de esta forma un mineral duro, como el diamante, rayará uno blando, como el grafito, mientras que la situación inversa nunca se producirá. En la escala de Mohs es hasta, diez minerales comunes están clasificados en orden de creciente dureza recibiendo un índice:

1-. talco 2-. yeso 3-. calcita 4-. fluorita 5-. apatito 6-. ortosa (feldespato) 7-. cuarzo 8-. topacio 9-. corindón 10-. diamante

La dureza de una muestra se obtiene determinando qué mineral de la escala de Mohs lo raya. Así, la galena, que tiene una dureza de 2,5, puede rayar el yeso y es rayado por la calcita.

En metalurgia e ingeniería, la dureza se determina presionando una bolita o un cono de material duro sobre la superficie estudiada y midiendo el tamaño de la indentación. Los metales duros se indentan menos que los blandos. Este método para establecer la dureza de una superficie metálica se conoce como prueba de Brinell, en honor al ingeniero sueco Johann Brinell, que inventó la máquina de Brinell para medidas de dureza de metales y aleaciones.

Ensayo de dureza Rockwell

Es un método para determinar la dureza, es decir, la resistencia de un material a ser penetrado. El ensayo de dureza Rockwell constituye el método más usado para medir la dureza debido a que es muy simple de llevar a cabo y no requiere conocimientos especiales. Se pueden utilizar diferentes escalas que provienen de la utilización de distintas combinaciones de penetradores y cargas, lo cual permite ensayar prácticamente cualquier metal o aleación. Hay dos tipos de penetradores: unas bolas esféricas de acero endurecido (templado y pulido) de 1/16, 1/8, ¼ y ½ pulg, y un penetrador cónico de diamante con un ángulo de 120º +/- 30' y vértice redondeado formando un casquete esférico de radio 0,20 mm (Brale), el cual se utiliza para los materiales más duros.

El ensayo consiste en disponer un material con una superficie plana en la base de la máquina. Se le aplica una precarga menor de 10 kg, básicamente para eliminar la deformación elástica y obtener un resultado mucho más preciso. Luego se le aplica durante unos 15 segundos un esfuerzo que varía desde 60 a 150 kg a compresión. Se desaplica la carga y mediante un durómetro Rockwell se obtiene el valor de la dureza directamente en la pantalla, el cual varía de forma proporcional con el tipo de material que se utilice. También se puede encontrar la profundidad de la penetración con los valores obtenidos del durómetro si se conoce el material.

Para no cometer errores muy grandes el espesor de la probeta del material en cuestión debe ser al menos diez veces la profundidad de la huella. Además, los valores por debajo de 20 y por encima de 100 normalmente son muy imprecisos y debería hacerse un cambio de escala.

Ensayo Rockwell Superficial

Es una variante del Ensayo Rockwell cuyo fin es únicamente analizar la superficie de los materiales. Por ejemplo, para analizar la superficie de un acero que ha sido tratado por carburación y medir así su dureza. Su técnica es básicamente reducir el esfuerzo aplicado para sólo penetrar en la superficie. Para este ensayo se utiliza una precarga menor de 3 kg, seguida de una carga mayor de 15, 30 o 45 kg. Estas escalas se identifican mediante número (15, 30 o 45) y una letra (N, T, W o Y) en función del penetrador.

Dureza Vickers

Este método es muy difundido ya que permite medir dureza en prácticamente todos los materiales metálicos independientemente del estado en que se encuentren y de su espesor. El procedimiento emplea un penetrador de diamante en forma de pirámide de base cuadrada. Tal penetrador es aplicado perpendicularmente a la superficie cuya dureza se desea medir, bajo la acción de una carga P. Esta carga es mantenida durante un cierto tiempo, después del cual es retirada y medida la diagonal d de la impresión que quedó sobre la superficie de la muestra. Con este valor y utilizando tablas apropiadas se puede obtener la dureza Vickers, que es caracterizada por HV y definida como la relación entre la carga aplicada (expresada en Kgf) y el área de la superficie lateral de la impresión.

Escala de Dureza

La primera prueba a que se somete el mineral encontrado es probar su dureza. La dureza de cada mineral sigue una escala ascendente, desde 1 hasta 10, y según sea su resistencia a la raya formará parte de distinta familia. La siguiente lista da el número de dureza correspondiente a cada mineral.

Escala de Mohs de la dureza de los minerales

1. Talco 2. Yeso 3. Calcita 4. Espato 5. Apatita 6. Feldespato común 7. Cuarzo 8. Topacio 9. Corindón 10. Diamante

Hasta la dureza equivalente a 2½ , se puede rayar con la uña, hasta el tercero, con una moneda de cobre, hasta el 5 ½ con un vidrio de ventana y hasta el 6 o el 7 con una lima de acero.

Siendo ésta la escala de dureza, lógicamente se entenderá que el número 1 no puede rayar el número 2, sino a la inverso. Esto es: el yeso raya el talco, la calcita raya el yeso y el diamante raya a todos los demás. Como es posible que no se disponga de todos los minerales, vamos a ofrecer un sistema que puede dar una idea bastante exacta acerca de la dureza de cada uno.

  • Si un mineral puede ser rayado con la uña, su dureza es número 2 o

menos. Si es rayado por el cobre, 3 o menos

  • Si lo es por un hierro fundido, 4.5 o menos
  • Si lo es por un vidrio de ventana, 5.5 o menos. ( cinco y medio ).
  • Si lo es por la punta de una navaja de buen acero, 6.5 o menos.
  • Si loes por el cuarzo, 7.
  • Si lo es por el topacio, 8.
  • El diamante rayará a todos los demás.

Con el fin de que el lector pueda aplicar esta regla al reconocimiento de los diversos metales y los minerales que los producen, daremos una lista de ellos.

Metales que no pueden ser rayados por el acero

  • Titano, Manganeso.
  • Metales que son rayados por el cobre:
  • Platino, Oro, Bismuto, Paladio, Plata, Cadmio, Cobre, Telurio, Estaño.
  • Metales que son rayados por el vidrio:
  • Níquel, Cobalto, Hierro, Antimoni, Zinc.
  • El plomo es rayado por la uña.
  • El potasio y el sodio son blandos como la cera.
  • El bromo es tan duro que raya el vidrio.

Color de la Raya en los Metales

Si frotamos un mineral contra un trozo de porcelana o loza, dejará una raya cuyo color es característico de las partículas metálicas que contiene. Este es uno de los procedimientos más simples que el aficionado tiene a su disposición para comprobar inmediatamente el valor de un mineral. Lo único que se precisa es tener a mano un trozo de porcelana o loza y hacer una raya sobre ella con la muestra a examinar. Es de advertir que el color debe examinarse a la luz del día, pues las luces artificiales modifican los tintes de los reflejos. Si se dispone un cristal de aumento, el examen será más fácil y seguro:

  • Platino, da raya gris brillante.
  • Oro, da raya dorada brillante.
  • Plata nativa, da raya blanca metálica.
  • Sulfuro vítreo de plata, da raya plomo - gris lustroso.
  • Rosicler de plata, da raya roja.
  • Cinabrio ( Sulfuro de mercurio ), da raya bermellón.
  • Plomo, da raya anaranjada.
  • Clorofosfato de plomo, da raya blanca.
  • Carbonato de plomo ( cerusita ), da raya blanca.
  • Galena ( sulfuro de plomo ), da raya gris acerada.
  • Sulfuro de bismuto, da raya gris plomo con brillo metálico.
  • Cobaltita, da raya gris negra.
  • Bismuto nativo, da raya blanco - argentina o rosa pálido.
  • Casiterina ( Biox. Anh. de Estaño ), da raya gris - adamantista.
  • Pirita de estaño, da raya negruzca.
  • Antimonio nativo, da raya blanco - estaño brillante.
  • Oxido de zinc, da raya anaranjada.
  • Blenda ( Sulfuro de zinc ), da raya parda clara.
  • Cobre nativo, raya cobriza.
  • Calcopirita ( cobre y hierro ), raya negra verdosa.
  • Olivenita ( Arseniato de cobre ), raya verde pálido.
  • Cuprita ( Óxido de cobre ), raya rojo pardo.
  • Azurita, raya azul pálido.
  • Covelina ( Sulfuro de cobre ), raya parda.
  • Hematita, raya roja.
  • Limonita, raya amarilla.
  • Pirita de hierro, da raya parda.
  • Hierro magnético ( Óxido de hierro ), da raya negra.
  • Hierro cromado, raya café oscuro.
  • Molibdenita, da raya gris verdosa.
  • Teluro, raya el papel de color gris.
  • Pechblenda ( Óxido de uranio, mineral de radio ), raya verdosa oscura.

Características de los Minerales

  1. Se encuentra en la naturaleza, es decir, no está fabricado.
  2. Tiene una estructura geométrica fija, por tanto, es sólido.
  3. Es de naturaleza inorgánica, por eso, la concha de un molusco no es un mineral, aunque contenga minerales.
  4. Tiene una composición química fija, aunque, a veces, pueda contener una sustancia contaminante que modifique su color.

A menudo, los minerales se encuentran en la naturaleza formando masas dentro de las Rocas . Entonces se habla de una veta o filón de un determinado mineral. Su descubrimiento y explotación determina la actividad de la minería. Desde la prehistoria los humanos hemos usado los minerales para fabricar utensilios, herramientas, máquinas y armas.

Apariencia de los Minerales

Para clasificar los minerales es importante observar una serie de propiedades fisiológicas:
  • Color: algunos minerales pueden tener un color cuando son puros y otros provocados por impurezas.
  • Color pulverizado: si se raya un mineral con un objeto más duro, se obtiene un polvo de un color característico.
  • Brillo: puede ser un brillo metálico, como el Hierro , o no metálico, como los sedosos o nacarados.
  • Índice de refracción: (sólo si se trata de un mineral cristalino) un rayo de luz que atraviesa un cristal se desvía un ángulo característico de cada mineral.
  • Birefringencia: algunos minerales cristalinos dividen en dos un rayo de luz que les atraviese.
  • Luminiscencia: algunos minerales emiten luz cuando se les ilumina.

Importancia de los minerales

Los minerales tienen gran importancia por sus múltiples aplicaciones en los diversos campos de la actividad humana. La industria moderna depende directa o indirectamente de los minerales; se usan para fabricar múltiples productos de la moderna civilización. Así, de distintos tipos de cuarzo y silicatos, se produce el vidrio. Los nitratos y fosfatos son utilizados como abono para la agricultura. Los minerales son un recurso natural de gran importancia para la economía de un país, muchos productos comerciales son minerales, o se obtienen a partir de un mineral. Muchos elementos de los minerales resultan esenciales para la vida, presentes en los organismos vivos en cantidades mínimas. Muchos minerales conducen bien la electricidad (conductores), mientras que se oponen a su paso (aislantes). Unos pocos la conducen medianamente (semiconductores). Gracias a estos últimos se han desarrollado semiconductores que permiten al ser humano conseguir un alto nivel tecnológico. Pero hay más comportamientos de los minerales en relación con las fuerzas electromagnéticas

Ver También

Fuente

  • Química Inorganica Adolfo Pon Juan y Blanco Tomo I Editorial Ciencia y Educación