La materia es la sustancia de que se compone el universo, todo aquello que tiene masa y peso, ocupa espacio, requiere la acción de una fuerza para ser movida, está dotada de propiedades y compuesta por átomos.

Los materiales geológicos son los minerales y las rocas, los minerales son los materiales básicos y abundantes, son fases estables en determinadas condiciones de presión y temperatura.

Fase: es toda parte homogénea de un sistema que puede extraerse de él mecánicamente.

Sistema: es una fracción aislada del universo, en la que se analizan los cambios del medio exterior.

Elementos geoquímicos primarios: 8; O Si Al Fe Mg Ca Na K

Clasificación según su afinidad para combinarse:

  • siderófilos (afines al Fe) forman los silicatos de la corteza y el manto.
  • calcofilos: filones metálicos en forma de sulfuros.
  • litófilos: presentes en las rocas graníticas y silicatos de la corteza.
  • atmófilos: constitutivos de la atmósfera.
  • biofilos: componentes de los seres vivos.

Enlaces químicos:

  • Iónicos: entre elementos meta. y no meta. es el caso de sal común. Número pequeño de los minerales.
  • Covalente: entre elementos no meta. el caso de la estructura del diamante.
  • Metalicos: entre metálicos. La plata nativa, el sodio.
  • Moleculares: (fuerzas intermoleculares) debido a la distribución de la carga electrónica. Las moléculas de azufre.

Coordinación:

Es la atracción de los iones de cargas opuestas, un ion positivo tiene a rodearse por el máximo número de iones negativos. El número de iones de un signo que rodean a otro ion de signo contrario se denomina número de coordinación. El número y disposición de aniones alrededor de un catión y viceversa depende del tamaño de ambos y da lugar al poliedro de coordinación. La relación de radios catión/anión se denomina relación de radios crítica. El poliedro es estable cuando:

  • los cationes y aniones se hallan tangentes
  • la distancia entre sus centros no es menor que su diámetro
  • cada catión tiende a rodearse de máximo aniones. Los átomos de igual tamaño se coordinan de forma idéntica.

La Estructura cristalina se produce cuando los átomos en un mineral se agrupan de manera fija y determinada.

Conceptos:

Mineral es un producto natural e inorgánico en estado sólido, que posee una composición química fija y posee un ordenamiento atómico tridimensional, pudiendo ser homogéneo o mostrar variaciones y sistemático entre sus átomos, iones, moléculas.

Mineraloide: compuesto químico líquido natural o sólido en estado amorfo

Cristal: mineral delimitado por caras que guardan relación geométrica definida resultado del ordenamiento tridimensional.

Roca: es un agregado de minerales que se han formado bajo el mismo tipo de proceso.

Elementos de simetría de un cristal:

Teorema de Euler: Cara+Vertice=Arista+2 no sirve para la derivación de formas:

  • truncamiento: sustitución de V o A por una C
  • biselamiento: sust de A por dos C
  • apuntamiento: sust de Cs de un V poliédrico por otros en número igual o doble

Para que un cristal se forme hace falta espacio, tiempo y reposo, por cristalización de magmas, sublimación de gases o soluciones por precipitación. Todos los cristales están sometidos a ciertas leyes:

Steno 1669 ley de constancia de los ángulos diedros: ángulos entre caras idéntica en cristales de la misma especie mineral miden ángulos iguales.

Ley de simetría: los elementos de simetría que encontramos en un cristal son tres:

  • centro de simetría: es un punto imaginario interior que divide en dos partes a todo segmento que pase por dicho punto y este limitado por el cristal. Caras paralelas
  • eje de simetría: línea imaginaria que pase por el interior del cristal, al girarlo 360 grados se repitan al menos dos posiciones idénticas. Binarios ternarios cuaternarios senarios
  • plano de simetría: plano imaginario del interior del cristal que divide al cristal en dos partes simétricas. Es perpendicular al eje de simetría el principal

Ley de simetría en dos partes :

  • paralelismo de las caras: toda cara con centro de simetría debe tener otra homóloga paralela a esta.
  • derivación de formas: la modificación de un elemento implica la modificación del resto de elementos homólogos.

Formas cristalinas: es el nº y aspecto de las caras de un cristal y su distribución con respecto a los elementos de simetría de este. Las formas del sistema cúbico son diferentes:

  • Abiertas:

-Pedion: una sola cara –Pinacoide: dos caras paralelas y opuestas respecto al centro

–domo: dos caras simétricas no paralelas respecto a un plano

-esfenoides: dos Cs no paralelas simétricas respecto a un eje binario

-Prisma: forma compuesta por X Cs paralelas a un eje y simétricas respecto al mismo.

-pirámide: forma compuesta por X Cs no paralelas que se cortan en un punto en común.

  • Cerradas: escalenoedro: 8 o 12 caras triángulos escalenos de forma simétrica –Bipirámide 6 8 12 16 o 24 caras. Dos pirámides unidas por su base. -trapezoedro: forma de 6,8 o 12 caras trapezoides. La mitad inferiores giradas con las superiores. -romboedro: 6 caras rombos

Elementos cristalográficos: elementos utilizados para situarlo en el espacio. Se denomina cruz axial, tres ejes de referencia orientados a distintas direcciones del espacio. Anteroposterior (aá diagonal)

Transverso(bb´ horizontal) vertical (cc´). Ángulos cb alfa ca beta ab ganma.

Clases de simetría. Sistemas cristalinos:

La combinación de los elementos de simetría de un cristal da lugar a grupos de elementos de simetría. Cubico, trigonal, tetragonal, monoclinico, rombico, triclinico, hexagonal.

Holoedricas: presentan el grado máximo de simetría. Hemiedria: forma cristalina la mitad de las caras que corresponden a una forma holoedrica. Hemimorfia: formas cristalina que presentan un eje que termina en elementos cristalográficos distintos.

  • S.cubico: (cubo o hexaedro). Elementos de simetría max. 3E4 4E3 6E2 9P C. los ejes de simetría coinciden con los ejes cristalográficos. Abc= alfabetaganma90
  • S. tetragonal. Un E4 que coincide con el eje de cristalografía c. a=bc alfabetaganma90

Elementos de s holoedrica: 1E4 4E2 5P C (prisma de base cuadrada)

  • S. rombico: tres ejes de simetría binaria que coinciden con los ejes cristalográficos. ABC alfabetaganma90 Elementos de s: 3E2 3P C (prisma de base rombica)
  • S.Hexagonal: un eje senari que conincide con el eje cristalográfico c. A=BC alfabeta90 ganma 60 120. Elementos de s: 1E6 6E2 7P C (prisma de base hexagonal)
  • S.trigonal: E3 que coincide con eje cristalográfico c. red fundamental romboedrica. A1A2A3 alfabetaganma60 120. Elementos de s: 1E3 3E2 4P C (prisma trigonal)
  • S.monoclinico: 3ejes cristalográficos desiguales. El eje a y c forman ángulo oblicuo. ABC alfaganma90 B90 s.max 1E2 1P C
  • S.triclinico: elementos de simetría: centro, abc alfabetaganma90 tres ejes desiguales que se cortan con ángulos distintos de 90.

Agregados Cristalinos: son agrupaciones que forman entre sí cristales reunidos. Pueden ser:

  • homogéneos(regulares)
  • agregados uniaxicos: paralelas.
  • Maclas: asociaciones de dos cristales con orientación simétrica:
  • de contacto: 2 cristales simétricos separados por una superficie plana punta de flecha.
  • de compenetración: 2 cristales cruzado o uno dentro del otro cruz de hierro.
  • múltiples: reunión de 3 o + individuos –miméticas: los cristales asociados parecen un solo cristal.
  • Agregados triaxicos: asociaciones formadas por ramas entrelazadas entre sí.
  • Heterogéneos: dendritas: formas arborescentes entrelazadas entre sí.

Cristalofísica

Cuerpos isotropos: una misma propiedad física se manifiesta con la misma intensidad en todas sus direcciones. Cuerpos anisotropos: las propiedades físicas cambian con la dirección.

Propiedades vectoriales mecánicas:

Elasticidad: la resistencia que ofrece la materia al desplazamiento de sus moléculas, que tienden a recuperarse.

Fragilidad: resistencia que ofrece el mineral a la rotura.

Fractura: es el aspecto que presenta la superficie de fractura de los minerales, cuando no se realiza en función de los planos de esfoliación.

Exfoliación: propiedad de poder partirse según superficies planas bien definidas.

Dureza: es la resistencia que oponen a ser rayados. Y hay una escala de mohs: talco, yeso, calcita, fluorita, apatito, ortosa, cuarzo, topacio, corindón, diamante. Si se rayan con la uña blandos, con el acero semiduros y al vidrio duros.

Propiedades vectoriales ópticas:

Color de la raya: es el color del polvo fino del mineral. Se frota el mineral sobre una porcelana porosa.

Color en superficie fresca: es debido a las modificaciones que sufre la luz blanca que incide sobre el mineral.

Colores por absorción (incoloros, no hay-negros, es total-variado, cuando la parte de la luz es absorbida).

Colores por reflexión: debidos a la reflexión de la luz sobre la superficie del mineral. Blanco la luz está reflejada, variado según la parte de la luz blanca que se refleje.

Mineral idiocrático: tiene color propio, y la raya es igual que el color del mineral.

Mineral alocromático: deben su coloración a imperfecciones e impurezas, con raya blanca.

Brillo: depende de la reflexión de la luz en la superficie. Metálico muy intenso, no metálico (diamantino, vítreo, nacarado, sedoso.

Diafinidad: dejar pasar la luz. Transparente, translúcido(noimagenluz), opaco.

Doble refracción: capaz de desdoblar el rayo refractado (rayo ordinario y rayo extraordinario).

Propiedades vectoriales magnéticas:

Atraído por un imán, se llaman paramagnéticos y los que no diamagnéticos

Propiedades vectoriales eléctricas:

Los que conducen la electricidad conductores los que no aislantes. Piroelectricidad al aumentar la temperatura en los extremos se produce carga. Piezoelectricidad se presenta en cristales con ejes polares.

Propiedades escalares:

Peso específico: es la densidad de un mineral, según la del agua. Dmineral/Dagua. Varía según presión y Tª

Punto de fusión: tiene lugar la rotura de la red, depende de la estructura. Con impurezas desciende crioscopia.

Cristalografía química: propiedades químicas.

Decrepitación: agua aprisionada entre las partículas minerales. Al aumentar la Tª la ed se rompe.

Eflorescencia: se alteran a Tª ordinaria y aire seco.

Polimorfismo: misma sustancia química diferentes estructuras. Como es el caso del diamante y el grafito. Puede deberse a deformación del retículo, reconstrucción del retículo, formación de retículos desordenados.

Isomorfismo: propiedad de los compuestos químicos que presentan misma estructura. Los grupos isoestructurales ofrecen sustitución iónica completa.

Seudomorfismo: capacidad de alterar la estructura interna y no la externa. La forma es de un mineral lo de dentro característico de otro.

Imperfecciones cristalinas: no suelen presentarse perfectos en la naturaleza. Pueden ser:

  • Su extensión: las caras y los bordes del cristal.
  • Su composición: sustitución vacancia o átomos fuera de su posición.
  • Integridad estructural: discontinuidades a lo largo de la red cristalina.
  • Su dinámica: cuando los átomos del cristal se mueven.

Clases mineralogicas según combinación geoquimica

-elementos nativos: son minerales que se encuentran en su estado natural (oro plata…)

-sulfuros: combinaciones de metales con el ion sulfuro (galena, blenda…)

-sulfosales: combinaciones de azufre y antimonio o arsenico con metal. (enargita)

-haluros: combinaciones de halogenos con un metal.

-oxido e hidroxidos: combinaciones de O con un metal o de H2O con OH (corindon)

-carbonatos: ion carbonato con un metal (malaquita)

-nitratos: ion nitrato y metal (nitro) -boratos: anion borato y metal (borax)

-fosfatos: ion fosfato con metal (apatito) –sulfato: ion sulfato selenito o telurato con metal. Baritita

-wolframatos: wolframato y molibdato con metal

–silicatos: los mas abundates silicio con metales. Enlaces covalentes. Combinaciones tetraedricas, según el grado de polimerización:

A mayor temperatura menor grado de polimerización, mayor densidad en los de menor grado, frecuentes sustituciones ionicas con radios parecido y cargaelectrica igual.

Clasificación estructural de los silicatos:

-Nesosilicatos: tetraedros aislados unidos por e.ionicos por cationes metalicos. Relacion ¼. Series isomorfa de olivino, de los granates y grupo polimorfo de silicatos de Al.

-Sororsilicatos: grupo de 2 tetraedros que comparten un O. grupo de epidota y calamina.

-ciclosilicatos: 3.4.6 tetraedrosque comparten dos vértices. Relacion 1/3

-inosilicatos: tetraedros unidos en cadenas ilimitadas sencillas o dobles.

A) piroxenos: cadenas sencillas comparten dos vértices. Relacion 1/3

B) anfiboles: c. dobles comparten 2 o 3 O. relacion 4/11

-filosilicatos: laminas ilimitadas de tetraedros comparten 3O relacion 2/5. grupo de micas, cloritas, arcilla, talco

-Tectosilicatos: redes tridimensionales de tetraedros que comparten 4O con relacion ½ , el grupo de la silice, feldespatos(potasicos, calcico-sodico,) feldespatoides.

Relacion de la estructrura de los silicatos con la alterabilidad:  los silicatos que tienen mayor proporcion de oxidos metalicos respecto a la silice son mas inestales frente a la meteorizacion.  El sentido de la flecha indica estabilidad: olivinoà plagioclasa à anfiboles à biotita à feldespato potasico à moscovita à cuarzo.