¿Qué son los minerales? | ¿Qué son las propiedades de los minerales?

Los minerales son la base de las industrias de la construcción, la fabricación y la agricultura.

Cristales minerales: Los hermosos cristales de color púrpura de la foto de arriba son ejemplos de amatista, una variedad de color púrpura del cuarzo. Estos cristales de amatista crecieron en una cavidad debajo de la tierra y como crecieron en un espacio abierto pudieron formarse en prismas de seis lados con terminaciones puntiagudas. El hábito prismático es característico de la amatista. Derechos de autor de la imagen iStockphoto / MvH.

¡Usamos minerales todos los días!

Todas las personas utilizan a diario productos elaborados con minerales. La sal que añadimos a nuestra comida es el mineral halita. Las pastillas de antiácido se fabrican con el mineral calcita. Los rubíes y los zafiros son variedades coloreadas de un mineral llamado corindón.

Se necesitan muchos minerales para fabricar algo tan simple como un lápiz de madera. La «mina» está hecha de grafito y minerales de arcilla, la banda de latón está hecha de cobre y zinc, y la pintura que lo colorea contiene pigmentos y cargas hechas de una variedad de minerales. Para fabricar un teléfono móvil se utilizan decenas de minerales diferentes procedentes de minas de todo el mundo.

Los coches que conducimos, las carreteras por las que viajamos, los edificios en los que vivimos y los fertilizantes utilizados para producir nuestros alimentos se fabrican con minerales.

En Estados Unidos se consumen cada año unos tres billones de toneladas de productos minerales para mantener el nivel de vida de 300 millones de ciudadanos. Es decir, unas diez toneladas de materias minerales consumidas por cada persona, cada año.

Artículos comunes hechos de minerales: La mayoría de las cosas que usamos en nuestra vida diaria están hechas de minerales o se producen usando productos minerales. Las pastillas de antiácido están hechas de calcita, la sal de mesa es halita triturada, varios minerales se utilizan para hacer un lápiz de madera y docenas de minerales de muchos países diferentes se utilizan para hacer un teléfono móvil.

Estructura del mineral halita: El mineral «halita» tiene una composición química de NaCl. Esto significa que contiene igual número de átomos de sodio y de cloruro. En este caso son átomos cargados eléctricamente, conocidos como iones. Esos iones están dispuestos en un patrón cúbico que se repite en todas las direcciones. Los pequeños iones de sodio se sitúan entre los iones de cloruro más grandes.

¿Qué son los minerales?

Para cumplir con la definición de «mineral» utilizada por la mayoría de los geólogos, una sustancia debe cumplir cinco requisitos:

«Se produce de forma natural» significa que el ser humano no lo ha fabricado. El acero no es un mineral porque es una aleación producida por el hombre.

«Inorgánico» significa que la sustancia no está hecha por un organismo. La madera y las perlas son fabricadas por organismos y, por tanto, no son minerales.

«Sólido» significa que no es un líquido o un gas a temperatura y presión estándar. El agua no es un mineral porque es un líquido.

«Composición química definida» significa que todas las apariciones de ese mineral tienen una composición química que varía dentro de un rango específico limitado. Por ejemplo: el mineral halita (conocido como «sal de roca» cuando se extrae) tiene una composición química de NaCl. Está formada por un número igual de átomos de sodio y de cloro.

«Estructura interna ordenada» significa que los átomos de un mineral están dispuestos en un patrón sistemático y repetitivo. La estructura del mineral halita se muestra en la ilustración de esta página. La halita está compuesta por una proporción igual de átomos de sodio y cloro dispuestos en un patrón cúbico.

La palabra «mineral»

La palabra «mineral» se utiliza de muchas maneras diferentes. He aquí algunos ejemplos:

Definición de los geólogos

Una definición formal de mineral, tal y como la utilizan los geólogos sería: Un sólido inorgánico de origen natural que tiene una composición química definida, y una estructura interna ordenada. Los geólogos son capaces de identificar los minerales porque tienen propiedades físicas características.

Definición de los nutricionistas

La palabra «mineral» también tiene un significado nutricional, que es diferente del significado utilizado por los geólogos.

Un nutricionista utiliza la palabra mineral cuando se refiere a las numerosas sustancias inorgánicas que los organismos necesitan para crecer, reparar tejidos, metabolizar y llevar a cabo otros procesos corporales. Los nutrientes minerales para el cuerpo humano incluyen: hierro, calcio, cobre, azufre, fósforo, magnesio y muchos otros.

Rodocrosita: Espécimen de rodocrosita de la mina Sunnyside, Condado de San Juan, Colorado. La rodocrosita es un mineral de carbonato de manganeso (MnCO3) que se utiliza como mineral de manganeso y también se corta como piedra preciosa. Imagen del USGS.

Uso arcaico de la palabra «mineral»

Un uso arcaico de la palabra «mineral» proviene de la taxonomía linneana en la que todas las cosas pueden asignarse a los reinos animal, vegetal y mineral.

Minerales en las rocas: La mayoría de las rocas son agregados de minerales. Esta roca, una pegmatita de granito, es una mezcla de granos minerales. Contiene ortoclasa rosa, cuarzo lechoso, hornblenda negra y biotita negra.

Uso incoherente del término «mineral»

La palabra «mineral» también se utiliza de forma incoherente. En la minería, todo lo que se obtiene del suelo y es utilizado por el hombre se considera un «producto mineral» o un «material mineral». Entre ellos se encuentran: la piedra triturada, que es un producto manufacturado hecho a partir de rocas trituradas; la cal, que es un producto manufacturado hecho a partir de piedra caliza o mármol (ambos compuestos por el mineral calcita); el carbón, que es orgánico; el petróleo y el gas, que son fluidos orgánicos; rocas como el granito, que son mezclas de minerales; y, rocas como la obsidiana, que son mineraloides y no tienen una composición definida ni una estructura interna ordenada.

Materias primas minerales en la industria

La industria de la construcción es el mayor consumidor de materias primas minerales. La piedra triturada se utiliza para los cimientos, la base de las carreteras, el hormigón y el drenaje. La arena y la grava se utilizan en el hormigón y los cimientos. Las arcillas se utilizan para fabricar cemento, ladrillos y tejas. El mineral de hierro se utiliza para fabricar barras de refuerzo, vigas de acero, clavos y alambre. El yeso se utiliza para fabricar paneles de yeso. La piedra dimensional se utiliza para revestimientos, bordillos, suelos, peldaños de escaleras y otros trabajos arquitectónicos. Estos son sólo algunos de los muchos usos de estos productos en la construcción.

En la agricultura, la roca fosfórica y la potasa se utilizan para fabricar fertilizantes. La cal se utiliza como tratamiento para neutralizar el ácido del suelo. Los nutrientes minerales se añaden a los piensos.

La industria química utiliza grandes cantidades de sal, cal y ceniza de sosa. En la fabricación se utilizan grandes cantidades de metales, arcilla y cargas minerales/extensores.

La mejor manera de aprender sobre los minerales es estudiar con una colección de pequeños especímenes que se puedan manejar, examinar y observar sus propiedades. En la Tienda de Geología.com se pueden encontrar colecciones de minerales baratas.

Propiedades Físicas de los Minerales

Hay aproximadamente 4000 minerales diferentes, y cada uno de esos minerales tiene un conjunto único de propiedades físicas. Estas incluyen: color, veta, dureza, brillo, diafanidad, gravedad específica, clivaje, fractura, magnetismo, solubilidad, y muchas más. Estas propiedades físicas son útiles para identificar los minerales. Sin embargo, son mucho más importantes para determinar los posibles usos industriales del mineral. Veamos algunos ejemplos.

El mineral talco, cuando se muele en polvo, es perfectamente adecuado para su uso como talco para los pies. Es un polvo suave y resbaladizo, por lo que no causa abrasión. Tiene la capacidad de absorber la humedad, los aceites y el olor. Se adhiere a la piel y produce un efecto astringente, pero se elimina fácilmente. Ningún otro mineral tiene un conjunto de propiedades físicas tan adecuadas para este fin.

El mineral halita, cuando se tritura en pequeños granos, es perfectamente adecuado para aromatizar los alimentos. Tiene un sabor salado que la mayoría de la gente encuentra agradable. Se disuelve rápida y fácilmente, permitiendo que su sabor se extienda por la comida. Es blando, por lo que si no se disuelve un poco no dañará los dientes. Ningún otro mineral tiene propiedades físicas más adecuadas para este uso.

El mineral oro es perfectamente adecuado para su uso en joyería. Un artesano puede darle forma fácilmente a una joya personalizada. Tiene un agradable color amarillo que gusta a la mayoría de la gente. Tiene un brillo intenso que no se empaña. Su elevado peso específico le confiere una buena resistencia que la mayoría de la gente prefiere a los metales más ligeros. Se pueden utilizar otros metales para hacer joyas, pero estas propiedades hacen que el oro sea el favorito. (Algunas personas podrían añadir que la rareza y el valor del oro son dos propiedades adicionales que lo hacen deseable para la joyería. Sin embargo, la rareza no es una propiedad, y su valor viene determinado por la oferta y la demanda).

Zafiro estrella: Un cabujón de zafiro estrella azul intenso de 8 mm x 6 mm procedente de Tailandia. Las inclusiones de rutilo dentro de la piedra se alinean con el eje cristalino del corindón para producir la estrella – que sólo es claramente visible y centrada cuando la parte posterior de la piedra se corta a 90 grados con respecto al eje C del cristal. Esta piedra ha sido tratada térmicamente para oscurecerla y mejorar la visibilidad de la estrella.

Importancia de las propiedades físicas

Las principales características de un mineral que determinan sus propiedades físicas son su composición y la fuerza de los enlaces en su estructura interna ordenada. He aquí algunos ejemplos:

La galena, un sulfuro de plomo, tiene un peso específico mucho mayor que la bauxita, un hidróxido de aluminio. Esta diferencia se debe a su composición. El plomo es mucho más pesado que el aluminio.

El diamante y el grafito están formados por carbono puro. El diamante es el mineral natural más duro, y el grafito es uno de los más blandos. Esta diferencia se debe a los tipos de enlaces que conectan los átomos de carbono en sus estructuras minerales. Cada átomo de carbono del diamante está unido a otros cuatro átomos de carbono mediante fuertes enlaces covalentes. El grafito tiene una estructura de láminas en la que los átomos dentro de las láminas están unidos entre sí con fuertes enlaces covalentes, pero los enlaces entre las láminas son enlaces eléctricos débiles. Cuando el grafito se raya, los enlaces débiles fallan fácilmente, lo que lo convierte en un mineral blando.

Las piedras preciosas rubí y zafiro son variaciones de color del mineral corindón. Estas diferencias de color se deben a la composición. Cuando el corindón contiene trazas de cromo, presenta el color rojo del rubí. Sin embargo, cuando contiene trazas de hierro o titanio, presenta el color azul del zafiro. Si, en el momento de la cristalización, hay suficiente titanio para formar pequeños cristales del mineral rutilo, puede formarse un zafiro estrella. Esto ocurre cuando diminutos cristales de rutilo se alinean sistemáticamente dentro de la estructura cristalina del corindón para darle un brillo sedoso que podría producir una «estrella» que se alinea con el eje cristalográfico primario (ver foto).

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