ELEMENTOS DE SIMETRÍA
OBJETIVOS:
El
alumno practicará la determinación de los elementos de simetría en los modelos
cristalográficos de la colección del laboratorio, en función de los conceptos
explicados en clase.
CONSIDERACIONES
TEORICAS:
La simetría es la
regularidad en la disposición de las caras y ángulos en un cristal. El grado de
simetría, esto es la cantidad de ángulos y longitudes iguales, denota la
división de los cristales en sistemas cristalinos y clases cristalinas.
Cristal, es un sólido homogéneo que posee un orden interno
tridimensional y se encuentra delimitado por superficies planas.
Motivo, son las disposiciones geométricas específicas definidas por las
fuerzas que unen a los átomos o iones entre sí.
Retícula cristalina, es la ordenación periódica tridimensional de
motivos.
Celda unitaria, es el más pequeño paralelepípedo formado por la
unión de ocho motivos en la retícula cristalina.
Los
cristales están formados por la repetición casi infinita de motivos situados a
distancias y direcciones específicas, lográndose una repetición tridimensional.
Las distancias pueden ser iguales o diferentes y las direcciones pueden formar
o no ángulos rectos.
En
la retícula cristalina solo es posible construir catorce ordenaciones, las
cuales son conocidas como las catorce redes de Bravais, en
donde estas ordenaciones elementales (celdas unitarias) son diferenciadas por
los parámetros dimensionales (a, b y c) y los parámetros
angulares (a, b y d).
c
b a
d
b
a
EJES DE REFERENCIA
TRIDIMENSIONAL
ELEMENTOS DE SIMETRÍA
PLANO DE SIMETRÍA P m
EJES DE SIMETRÍA DE ROTACIÓN:
MONARIO A1 1
BINARIO A2 2
TERNARIO A3 3
CUATERNARIO A4 4
SENARIO A6 6
EJES DE SIMETRÍA DE ROTOINVERSIÓN:
MONARIO AP1 `1
BINARIO AP2 `2
TERNARIO AP3 `3
CUATERNARIO AP4 `4
SENARIO AP6 `6
P,
A3, AP3 Simbología convencional
M,
2, `2 Simbología de Hermann - Mauguin
DESARROLLO:
Determine
los elementos de simetría en los modelos cristalográficos proporcionados en el
laboratorio.
En
función de los elementos de simetría identificados, indicar el sistema de
cristalización al que pertenece cada modelo cristalográfico.
CUESTIONARIO:
1.
- ¿Cuáles son las clases cristalinas que agrupa cada sistema de cristalización?
2.
- Dibuje las catorce redes de Bravais.
3.
- Demuestre porqué no existen ejes de simetría pentanarios o de orden cinco.
4.
- Cite ejemplos de minerales para cada uno de los diferentes procesos bajo los
cuales se forma la materia cristalina.
5.-
Cite cinco ejemplos de minerales para cada uno de los sistemas de
cristalización.
PROPIEDADES QUE DEPENDEN DE LA COHESIÓN
(ESTRUCTURA, TENACIDAD, EXFOLIACIÓN,
FRACTURA Y DUREZA)
OBJETIVOS:
En
esta práctica el alumno se capacitará en la determinación de las propiedades
físicas que están en función de la cohesión, como es la estructura o forma
imitativa, exfoliación, fractura y dureza que presentan los minerales y
comprenderá además, la relación tan estrecha de éstas propiedades con el
arreglo tridimensional definido de la materia cristalina.
CONSIDERACIONES
TEORICAS:
El estado de agregación de
los minerales está en función directa con el tipo de enlace químico que
presentan, por lo tanto las propiedades físicas como la estructura, tenacidad,
exfoliación, fractura y dureza, así como las propiedades químicas como la
efervescencia, fusibilidad, conductividad eléctrica y térmica, son todas ellas
afectadas directamente por el tipo de enlace químico que mantiene unidas a las
partículas que componen el estado cristalino. Esa fuerza de unión entre las
partículas de un mismo cuerpo es llamada cohesión, siendo esta la resistencia
a cualquier esfuerzo que tiende a separar a las partículas que constituyen a un
mineral.
Las propiedades de los
minerales que están en función de la cohesión son las siguientes:
Estructura o
forma imitativa.- Es el aspecto
megascópico que presenta un mineral que ha sido generado por el conjunto de
cristales.
Tenacidad.- Es una propiedad mecánica definida como la
resistencia que un mineral ofrece a ser roto, molido, doblado o triturado.
Exfoliación,
crucero o clivaje.- Propiedad de
algunos minerales de separase formando superficies planas cuando se aplica un
esfuerzo. La exfoliación es función directa de la estructura cristalina y se
presenta en planos atómicos de enlaces químicamente débiles.
Fractura.- Propiedad de algunos minerales de romperse sin formar
superficies planas cuando se aplica un esfuerzo.
Dureza.- También llamada rayabilidad, es definida como la
resistencia que ofrece la superficie lisa de un mineral a ser rayada. Se tienen
durezas absolutas que son obtenidas
por medio del esclerómetro, y
durezas relativas obtenidas por
comparación con la escala de dureza de Mohs.
Peso
específico o densidad relativa.-
Se define como el peso de un mineral dividido por el peso de un volumen igual
de agua.
DESARROLLO:
Determinar
la estructura, exfoliación o fractura y la dureza de los minerales asignados en
el laboratorio, con el objetivo de capacitarse en la determinación de estas
propiedades en los minerales.
CUESTIONARIO:
1. – Investigue las definiciones de los siguientes
términos aplicados a los minerales.
a) Agregado cristalino
b) Estructura
c) Hábito cristalino
d) Forma imitativa
¿Qué
puede concluir de estas definiciones?
2. Realice una
comparación gráfica entre las escalas de dureza absoluta (esclerómetro) y
dureza relativa (escala de Mohs).
3. Establezca la
diferencia entre exfoliación y partición en los minerales.
4. Investigar la
clase química, origen, usos y aplicaciones de cada uno de los minerales que
conforman la escala de dureza relativa de Mohs.
5. Complemente en
los espacios:
MINERAL EXFOLIACIÓN FRACTURA
ARAGONITO ______________ ________________
PIRITA ______________ ________________
ESFALERITA ______________ ________________
CUARZO ______________ ________________
HALITA ______________ ________________
PLATINO ______________ ________________
DIAMANTE ______________ ________________
DETERMINACIÓN DEL PESO ESPECÍFICO (P.e.) POR
MEDIO DE LA BALANZA DE KRAUSS JOLLY
OBJETIVOS:
El
alumno se capacitará en la determinación del peso específico de los minerales
por medio de la balanza de Jolly.
Conocerá
el manejo y cuidados para el uso adecuado de este equipo.
CONSIDERACIONES
TEORICAS:
El peso específico (P. e.)
o densidad relativa para un mineral, es el número que expresa la relación entre
el peso de ese mineral y el peso de un volumen igual de agua.
El peso específico de un
mineral es importante para su identificación, ya que es constante para cada
especie e independiente de la cantidad de masa.
Para la determinación del
P. e. utilizando la balanza de Jolly, debe primeramente ser colocada en “condiciones iniciales”, siendo éstas
las siguientes:
Centrado.- Consiste en colocar mediante los tornillos
niveladores de la base de la balanza, el alambre índice de lecturas al centro
de la perforación de la plataforma porta-espejo.
Puesta en ceros.- Es hacer coincidir el cero de la escala con el cero
del vernier fijo, además del cero del vernier móvil.
Nivelado.- Se debe colocar en un plano horizontal al disco
índice de lecturas, a la línea contenida en el espejo y la imagen del disco
índice de lecturas observada en el espejo.
Las “características” que debe reunir el mineral al cual se determinará
el peso específico por medio de la balanza de Jolly, son las siguientes:
Puro.- Para
garantizar que el valor del peso específico obtenido es el representativo del
mineral analizado; de lo contrario se obtendrá un promedio de los pesos
específicos de los minerales contenidos en la muestra.
No poroso.- Al
sumergir un mineral poroso en agua, ésta no envuelve completamente al mineral
formándose pequeñas burbujas de aire que generalmente disminuyen el P. e. del
mineral.
Aproximadamente un
centímetro cúbico.- Se requiere de este volumen por las condiciones de
diseño de la Balanza de Jolly.
Para obtener el peso
específico de un mineral usando la balanza de Jolly, pesamos al mineral en el
aire y este valor lo dividimos entre el valor que resulte de pesar al mismo
mineral sumergido en agua.
El rango del peso
específico se obtiene al restar y sumar una décima (0.1) al valor obtenido del
cociente.
P.e. = Peso mineral en el aire / Peso mineral
sumergido en agua ± 0.1
DESARROLLO:
¨ Seleccionar minerales que cumplan las características
para determinar su peso específico por medio de la Balanza de Jolly.
¨ Determine el rango de peso específico de los minerales
seleccionados.
¨ Haga una relación de los nombres probables de esos
minerales en función del rango de peso específico.
¨ Determine a cada mineral otras propiedades físicas
(dureza, exfoliación/fractura, color, brillo) eliminando de la lista original
aquellos minerales que no presenten las últimas propiedades determinadas.
CUESTIONARIO:
6. – ¿Qué otros métodos existen para la determinación del
peso específico? Descríbalos.
7. Ilustrar las
partes que constituyen la Balanza de Krauss Jolly.
8. Explique el
procedimiento en la determinación del peso específico por medio de la balanza
de Jolly.
9. ¿Cuál es la
clasificación de los minerales en función del peso específico?
10. ¿Qué son los
minerales pesados?
11. Cómo varia el
peso específico en las series isomorfas siguientes:
Forsterita -
Fayalita
Marialita
- Meionita
Albita - Anortita
PROPIEDADES QUE DEPENDEN DE LA LUZ
OBJETIVOS:
El alumno ejercitará la
determinación de las propiedades de color, brillo, raya, diafanidad y
luminiscencia (fluorescencia) en los minerales.
CONSIDERACIONES
TEORICAS:
La
materia está constituida por electrones y éstos dan variadas respuestas a las
diferentes longitudes de onda de la luz, haciendo que el mundo de lo material
sea visible y multicolor.
COLOR.- Es definido como “la
combinación de longitudes de onda que son reflejadas y refractadas por un
mineral cuando incide sobre éste la luz blanca y que son captadas por el ojo
humano”.
Una
de las causas del color de los minerales son la presencia de elementos
cromógenos, tales como Fe, Mn, Cu, Cr, Ni, V, que pigmentan a un mineral en
tonos característicos y en donde la presencia de alguno de éstos elementos en
pequeñas cantidades, como impurezas químicas, en una especie mineral darán
lugar a variedades mineralógicas.
El
color también es producto de la inclusión de otros minerales finamente
dispersos, por ejemplo el cuarzo rutilado, venturina, ojo de tigre, etc.
En
función del color se definen minerales
idiocromáticos, que se presentan en la naturaleza siempre bajo un mismo
color (malaquita, azurita, rodocrosita, calcantita), ya que los elementos
cromógenos son esenciales para su existencia. Los minerales alocromáticos son los que se presentan en la naturaleza
en una gran variedad de colores, siendo la presencia de los elementos
cromógenos como impurezas, los que proporcionan tonalidades y diferente color a
una misma especie mineral (cuarzo, calcita, turmalina, fluorita, corindón,
etc.)
BRILLO.- Es una propiedad que mide el grado en que la luz se
refleja en la superficie de un mineral, generalmente se encuentra en función
del índice de refracción y de la absorción cromática de los minerales.
El
brillo en los minerales puede ser de dos tipos:
Brillo metálico, si el mineral tiene el aspecto de un metal.
Brillo no metálico, cuando el mineral carece de la apariencia de un
metal.
Debido
a que no existe una línea clara de división entre el brillo metálico y no
metálico, se aplica el término de submetálico
a aquellos minerales que están entre ambos tipos de brillo.
Para
los minerales con tipo de brillo no
metálico, se tienen diferentes subtipos que corresponden aproximadamente, a
los distintos intervalos del índice de refracción:
Adamantino.- Es el brillo más intenso, semejante al diamante.
Vítreo.- Es el presentado por el vidrio, corresponde a la
mayor parte de los minerales no metálicos.
Resinoso.- Similar al brillo de la resina, es característico de
las sustancias con elevado índice de refracción y de color tendiente al
amarillo.
Graso.- Lo presentan aquellos minerales que parecen estar
cubiertos por una delgada capa de aceite.
Sedoso.- Aspecto de la seda. Es el resultado del agregado
paralelo de finas fibras.
Existen
otros términos que son aplicados para denotar el brillo de los minerales, como
el perlado, satinado, nacarado, corneo, terroso, etc. y que únicamente son
comparaciones con objetos y sustancias ya conocidas.
La
determinación del color y del brillo se realiza por observación del mineral en
una superficie fresca o sana, ya que la oxidación superficial en los minerales
metálicos principalmente, produce una delgada película que enmascara el color y
el brillo verdaderos.
RAYA.- Es el color del polvo que se desprende de un mineral, este color se
mantiene constante aún cuando el color del mineral sea variable.
El
color de la raya de los minerales se determina por medio de una placa de
porcelana no vidriada, por el desprendimiento de una pequeña cantidad de polvo
que es observado sobre un fondo de color blanco, o bien, en un vidrio de rayadura que es una placa de
vidrio manufacturado en donde uno de sus lados ha sido esmerilado.
Algunos
minerales presentan particularidades que están en función directa de la acción
de la luz y por medio de las cuales son rápidamente identificados. Esas
particularidades son la iridiscencia, el
tornasolado, el asterismo, la chatoyancia y la opalescencia entre otras.
LUMINISCENCIA.- Es la propiedad que presentan ciertos minerales de
tornarse luminosos bajo la acción de una fuente excitadora, como son los rayos
infrarrojos, los rayos X, rayos catódicos, luz ultravioleta (onda larga y onda
corta), presión dirigida, calor, etc.
La
luminiscencia comprende a la fluorescencia,
fosforescencia, termoluminiscencia, triboluminiscencia y otras, las cuales
están en función directa con la fuente excitadora.
Las
especies minerales que posean esta propiedad, se identificarán en función del
color, la intensidad y la duración de la luminiscencia. Siendo esta propiedad
exclusiva de los minerales de brillo no metálico.
Fluorescencia.- Cuando el mineral es luminiscente únicamente bajo la
fuente excitadora, que por lo común es luz ultravioleta en onda larga o en onda
corta.
Fosforescencia.- Si el mineral permanece luminiscente aún después de
retirada la fuente excitadora (luz ultravioleta). También es considerada como
fluorescencia continua.
Termoluminiscencia.- Emisión de luz visible por parte del mineral cuando
se calienta por debajo del punto de incandescencia. Esto es, que la fuente
excitadora es el incremento de temperatura. Esta propiedad es apreciada con
mayor claridad en los minerales de brillo no metálico y anhidros.
Triboluminiscencia.- La fuente excitadora para la determinación de esta
propiedad es la presión, ya que ciertos minerales se vuelven luminosos cuando
son rayados, molidos o frotados. Al igual que la termoluminiscencia, los
minerales triboluminiscentes son no metálicos y anhidros, además de poseer
buena exfoliación.
DIAFANIDAD.- Es la capacidad que tienen los minerales de permitir
el paso de la luz a través de ellos.
En
términos generales se reconocen tres grados de diafanidad:
Transparente, cuando en un mineral se pueden apreciar perfectamente
objetos a través de él.
Translúcido, sólo pueden observarse los contornos de los objetos a
través de los bordes del mineral.
Opaco, el mineral no permite el paso de la luz por sus bordes, ni aún en
láminas delgadas.
En
función de la respuesta que ofrecen los minerales ante la acción de la luz, se
puede concluir que:
q
Los minerales de
tipo de brillo no metálico, se pueden presentar bajo cualquier color. Con
excepción de los minerales idiocromáticos.
q
El color de la
raya de los minerales de tipo de brillo no metálico, es de color blanco o de
colores pálidos
q
Los minerales
incoloros transparentes, transmiten todas las longitudes de onda de luz blanca.
q
Los minerales
coloreados transparentes, absorben ciertas longitudes de onda de luz blanca y
transmiten el resto.
q
Los minerales
blancos no transparentes, reflejan todas las longitudes de onda de luz blanca.
q
Los minerales
coloreados no transparentes, reflejan solamente las longitudes de onda que dan
el color observado.
q
Los minerales de
color negro, absorben todas las longitudes de onda de luz visible.
q
Los minerales
opacos, no transmiten ninguna longitud de onda de la luz visible.
CUESTIONARIO:
1. Ilustre el espectro electromagnético haciendo énfasis
en el rango de luz visible.
2. Hacer una relación que contenga 10 minerales de tipo
de brillo metálico, 5 minerales de tipo de brillo submetálico y 10 minerales de
tipo de brillo no metálico.
3. Mencione 10 ejemplos de minerales idiocromáticos.
4. ¿Porqué la bornita presenta juego de colores?
¿Porqué la hematita, la esfalerita y la labradorita
presentan iridiscencia?
¿Porqué el ópalo presenta opalescencia?
¿Porqué el diópsido presenta asterismo?
5. Indique el color e intensidad de fluorescencia de los
siguientes minerales: aragonito, autunita, barita, calcita, diamante,
esfalerita, fluorita, rubí, scheelita y willemita.
6. Mencione diez ejemplos de minerales que presentan
fosforescencia.
7. Mencione diez ejemplos de minerales que presentan
termoluminiscencia.
8. Mencione diez ejemplos de minerales que presentan
triboluminiscencia.
9. ¿Qué es la bioluminiscencia?
10. Mencione 10 ejemplos de minerales opacos, 10 ejemplos
de minerales transparentes y 5 ejemplos de minerales translúcidos.