Universidad Nacional Autónoma de México.

Ingeniería Geofísica.

Mineralogía.

Grupo 3.

Minerales no silicatados.

Daniel Mendoza Arredondo.

Grupos minerales.

Se conocen por su nombre casi 4,000 minerales y se identifican cada año varios minerales nuevos. Por fortuna para los estudiantes que están empezando a estudiar los minerales, solo una docena son abundantes. En conjunto estos pocos constituyen la mayor parte de las rocas de la corteza terrestre y como tales se clasifican como los minerales formadores de rocas. También es interesante observar que solo ocho elementos constituyen la mayor parte de esos minerales y representan más del 98 por ciento (en peso) de la corteza continental. Estos elementos son, por orden de abundancia: oxigeno, silicio, aluminio, hierro, calcio, sodio, potasio y magnesio.

Como se muestra en la siguiente figura, el silicio y el oxigeno son por mucho los elementos más comunes de la corteza de la tierra. Además, estos dos elementos se combinan muy fácilmente para formar la estructura del grupo mineral más común, Los silicatos. Las rocas ígneas están compuestas casi en su totalidad por minerales silicatados y este grupo mineral representa más del 90 por ciento de la corteza terrestre. Dado que las rocas sedimentarias suelen estar compuestas por productos de meteorización de las rocas ígneas, los minerales silicatados también abundan en los sedimentos y las rocas sedimentarias. Esto es especialmente cierto para el mineral cuarzo, que es resistente a la meteorización; y para los minerales arcillosos, que son minerales silicatados producto de determinados procesos de meteorización. Los minerales silicatados también son constituyentes importantes de algunas rocas metamórficas.

Puesto que otros grupos de minerales son mucho menos abundantes en la corteza terrestre que los silicatos a menudo se agrupan bajo la denominación de no silicatados. Aunque no son tan comunes como los silicatos, algunos minerales no silicatados son muy importantes desde el punto de vista económico. Nos proporcionan el hierro y el aluminio para construir nuestros automóviles; el yeso para las placas y los muros que construyen nuestras casas; y el cobre para los cables que transportan la electricidad y para conectarnos a internet. Algunos grupos de minerales no silicatados son los carbonatos, los sulfatos y los haluros. Además de su importancia económica, estos grupos minerales incluyen miembros que son componentes importantes de los sedimentos y las rocas

sedimentarias. Además, algunos minerales no silicatados se encuentran en las rocas metamórficas, pero tienden a ser raros en ambientes ígneos.

Minerales no silicatados importantes.

Los minerales no silicatados suelen subdividirse en clases, según el anión (ion con carga negativa) o el anión complejo que los miembros tienen en común (Tabla). Por ejemplo, los óxidos contienen el anión oxigeno (O2-), que está unido a uno o más tipos de iones positivos (cationes). Por consiguiente, dentro de cada clase mineral, la estructura básica y el tipo de enlace son parecidas. Como consecuencia, los minerales de cada grupo tienen propiedades físicas similares útiles para la identificación del mineral.

Aunque los minerales no silicatados constituyen aproximadamente el 8 por ciento de la corteza terrestre, algunos minerales como el yeso, la calcita y la halita aparecen como constituyentes de las rocas sedimentarias en cantidades significativas. Además, muchos otros son económicamente importantes. En la tabla mostrada a continuación se enumeran algunas de las clases de minerales no silicatados y algunos ejemplos de cada una. A continuación se comentan algunos de los minerales no silicatados más comunes que forman las rocas.

Algunos de los minerales no silicatados más comunes pertenecen a una de estas tres clases de minerales: los carbonatos (CO3

2-), los sulfatos (SO42-) o los haluros (Cl1-, F1-, B1-).

Los carbonatos son estructuralmente mucho más sencillos que los silicatos. Este grupo mineral está compuesto por el ion carbonato (CO3

2-) y uno o varios iones positivos. Los dos carbonatos más comunes son la calcita, CaCO3 (carbonato de calcio) y la dolomita, CaMg(CO3)2 (carbonato de calcio y magnesio). Dado que estos minerales son similares tanto desde el punto de vista físico como químico, son difíciles de distinguir entre sí. Los

dos tienen brillo vítreo, una dureza entre 3 y 4 y una exfoliación romboédrica casi perfecta. Sin embargo, pueden distinguirse utilizando acido clorhídrico diluido. La calcita reacciona vigorosamente con este acido, mientras que la dolomita reacciona mucho más lentamente. La calcita y la dolomita suelen encontrarse juntas como constituyentes principales de las rocas sedimentarias caliza y dolomía. Cuando el mineral dominante es la calcita, la roca se denomina caliza, mientras que la dolomía resulta de un predominio de la dolomita. La caliza tiene muchos usos, entre ellos como agregado para las carreteras, como roca de construcción y como el principal ingrediente del cemento portland.

Otros minerales no silicatados que se encuentran a menudo en las rocas sedimentarias son la halita y el yeso. Los dos minerales se encuentran a menudo en capas potentes, que son los últimos vestigios de mares antiguos que se han evaporado hace tiempo. Como la caliza, los dos son recursos no metálicos importantes. La halita es el nombre mineral para la sal común (NaCl). El yeso (CaSO4• 2H2O), que es el sulfato cálcico con agua unida estructuralmente, es el mineral del cual se elaboran la argamasa y otros materiales de construcción similares.

La mayor parte de los minerales no silicatados contienen miembros apreciados por su valor económico. Entre ellos se cuentan los óxidos, cuyos miembros hematites y magnetita son menas importantes de hierro. También son significativos los sulfuros, que son básicamente compuestos de azufre (S) y uno o más metales. Ejemplos de sulfuros importantes son la galena (plomo), la esfalerita (cinc) y la calcopirita (cobre). Además, los elementos nativos, entre ellos el oro, la plata y el carbono (diamante), y otros minerales no silicatados como la fluorita (fundente en la producción de acero), el corindón (gema, abrasivo) y la uranitita (una fuente de uranio), son económicamente importantes.

En los párrafos anteriores se han explicado de manera muy breve algunas de las características y usos de los minerales no silicatados mas importantes, por lo que se han se han excluido algunos de los grupos minerales menos comunes, debido a esto, a continuación se explicara de manera un poco más detallada las características y aplicaciones de cada uno de los grupos minerales no silicatados incluyendo los antes mencionados y algunos que se habían excluido.

Elementos Nativos

Son los que se encuentran en la naturaleza en estado puro, se dividen en metálicos y no metálicos, y están conectados por la clase de transición de los semimetales.

Metálicos: Son los más comunes y forman tres grupos:

Grupo del oro: oro, plata, cobre y plomo.Los elementos de este grupo pertenecen a la misma familia en la clasificación periódica de los elementos, por lo tanto, sus átomos tiene propiedades químicas semejantes y todos son lo suficiente inertes como para encontrarse en un estado elemental en la naturaleza.Las propiedades similares de este grupo de minerales provienen de su estructura común, por eso son blandos, maleables, dúctiles y séctiles; además, todos son buenos conductores del calor y de la electricidad, tiene brillo metálico y fractura astillosa con puntos de fusión bajos. Estas propiedades son consecuencia de su enlace metálico, y todos pertenecen al sistema cúbico por lo que tienen densidades muy elevadas.Las características que diferencian a los minerales de este grupo dependen de las propiedades de los átomos de los distintos elementos, de ahí proviene el amarillo del oro, el rojo del cobre y el blanco de la plata.

Grupo del platino: platino, paladio, iridio y osmio.Este grupo de metales son más duros y tiene puntos de fusión más elevados que los metales del grupo del oro.

Grupo del hierro: hierro y ferroníquel.Los metales de este grupo son isométricos e incluyen el hierro puro (Fe), que se presenta raramente en la superficie de la Tierra, y dos especies de ferroníquel (kamancita y taenita), que son comunes en los meteoritos de hierro. Es posible que las aleaciones de Fe-Ni de este tipo constituyan una gran parte del núcleo de la Tierra; además, se han encontrado mercurio, tántalo, estaño y zinc.

Plata Cobre Hierro

Semimetales: Son los que se encuentran en estado nativo, aunque raramente cristalizan en un mismo sistema y forman estructuras de un mismo tipo. En este grupo se clasifica el

arsénico, el antimonio y el bismuto. Los miembros de este grupo poseen propiedades físicas semejantes ya que son quebradizos, no maleables y conducen el calor y la electricidad menos que los metales nativos. Además, este tipo de enlace intermedio entre el metálico y el covalente es más fuerte y más direccional que el puramente metálico, dando lugar a una simetría menor.

Arsénico Antimonio Bismuto

No Metálicos: son de gran valor en el comercio y la industria. En este grupo, por ejemplo, se encuentra el carbón en forma de grafito o diamante y el azufre.

Carbón/ Diamante Azufre

Sulfuros

Los sulfuros son muy importantes ya que comprenden la mayoría de las menas minerales. En esta clase se incluyen los sulfoarseniuros, los arseniuros y los telurios, los cuales son similares a los sulfuros pero más raros.

La mayoría de estos minerales son reconocibles porque su brillo es metálico, son opacos, tienen colores distintivos y raya de colores característicos. Los no opacos, como el cinabrio, el rejalgar y el oropimente, poseen índices de refracción elevados y transmiten luz sólo en los bordes delgados.

Muchos de los sulfuros tienen enlaces iónicos y covalentes pero otros, que poseen la mayoría de propiedades de los metales, tienen parcialmente enlaces metálicos. Algunos

ejemplos son los siguientes: calcocita, galena, acantita, esfalerita, cinabrio, pirrotita bornita, calcopirita, pirita, marcasita, arsenopirita, rejalgar, oropimente, estibinita, calcosina, covelina, cobaltita, molibdenita, etc.

Calcopirita Estibinita Cinabrio

Sulfosales

En este grupo de minerales el azufre toma el lugar del oxígeno en los ácidos oxigenados más comunes y más conocidos, como el ácido carbónico, ácido sulfúrico o el ácido fosfórico. Las sulfosales son importantes porque nos pueden indicar cierto número de minerales de azufre diferentes a los sulfuros.

Muchas especies de este grupo son raras, están íntimamente asociadas con otros minerales similares y con frecuencia están imperfectamente cristalizadas. Las sulfosales se presentan normalmente como minerales secundarios en filones hidrotermales asociados con los sulfuros más corrientes. En raras ocasiones son compuestos que contienen plata, cobre o plomo, pero sólo unos pocos son lo suficientemente abundantes para servir de menas de estos metales. Algunos ejemplos son: livingstonita, techmanita, zinkenita, miargirita, berthierita, plagionita, baumhaureita, hetermorfita, tennantita, jamesonita, semseyita, boulangerita, bournonita, pirargirita, samsonita, tetraedrita, lengenbachita, jordanita, estefanita, pilobasita, etc.

Pirargitita LivingstonitaÓxidos e hidróxidos.

En esta clase se encuentran aquellos compuestos naturales en los que el oxígeno aparece combinado con uno o más metales, cuyo aspecto y características son diversos. Los óxidos, por ejemplo, son un grupo de minerales relativamente duros, densos y refractarios; generalmente se presentan en forma accesoria en las rocas ígneas y metamórficas, y en forma de granos dendríticos resistentes en los sedimentos.

Los hidróxidos tienden a ser menos duros y de menor densidad, y aparecen principalmente como aleación secundaria o como productos de meteorización, como la limonita, a partir de los compuestos de hierro, la estibiconita de la antimonita, entre otros.

Dentro de la clase de óxidos hay algunos minerales que son de gran importancia económica, entre ellos los principales minerales de hierro (hematites y magnetita), el cromo (cromita), el manganeso (pirolusita, así como los hidróxidos manganita, romancita (psilomelana) y el estaño (casiterita). El tipo de enlace en las estructuras de óxidos es por lo general fuertemente iónico. El hielo es un óxido simple (H2O) que cristaliza en el sistema hexagonal entre 0º C y -80ºC y en el sistema cúbico a una temperatura más baja.

Como ejemplos de esta clase de minerales se pueden mencionar: cuprita, ilmelita, espinela, gahnita, magnetita, cromita, crisoberilo, casiterita, rutilo, pirolusita, diásporo, goethita, manganita, limonita, bauxita, brucita, cincita, gibbsita, psilomelano, etc.

Rutilo Pirolusita Cuprita con calcita, cobre, malaquita y azurita

Haluros.

Este grupo de minerales está constituido por combinaciones químicas de metales con los halógenos como el flúor, cloro, bromo y yodo. Generalmente tienen poca dureza, un peso específico bajo y brillo vítreo; su color puede variar bastante, como en el caso de la fluorita y algunos pueden considerarse de gran importancia económica. Los haluros son los ejemplos más perfectos del mecanismo de enlace iónico puro. Todos los haluros cúbicos tienen puntos de fusión de moderado a elevado, y en ese estado son malos conductores del calor y de la electricidad. La conductividad eléctrica se efectúa por electrólisis, es decir, obedece al transporte de cargas por los iones y no por los electrones y a medida que aumenta la temperatura y son liberados los iones por el desorden térmico, aumenta rápidamente la conductividad eléctrica, llegando a ser excelente en el estado de fusión. Esta conductividad de los haluros fundidos se aprovecha en los procesos industriales.Algunos ejemplos de esta clase son: halita, silvinita, carnalita, fluorita, criolita, atacamita.

Halita Atacamita Fluorita

Carbonatos, nitratos y boratos

Los carbonatos son aquellos minerales que están constituidos por la combinación química de un metal con el grupo aniónico carbonato, por lo que éstos son los más difundidos. Entre sus características se puede mencionar que poseen dureza media o baja, son generalmente blancos, pero también pueden presentar vivos colores, a veces son transparentes o translúcidos por lo que son fácilmente localizables en hermosas cristalizaciones. A diferencia de los minerales de otras clases, los carbonatos tienen la característica de disolverse con efervescencia en el ácido clorhídrico diluido, en frío y en caliente, por lo que son fácilmente identificables.

Los carbonatos anhidros importantes pertenecen a tres grupos isoestructurales:

Grupo de la calcita: calcita, magnesita, siderita, rodocrosita, smithsonita. Grupo del aragonito: aragonito, witherita, estroncianita, cerucita. Grupo de la dolomita: dolomita, ankerita.

Además de los minerales de estos tres grupos sólo tienen importancia los carbonatos básicos de cobre: la azurita y la malaquita.

Los nitratos que se presentan escasamente en la naturaleza son fácilmente solubles en agua. El nitro sosa o nitrato de Chile es conocido por su importancia comercial. Entre los más importantes tenemos el nitro y la nitratina (nitrato de Chile).

Los boratos minerales se encuentran, en raras ocasiones, en yacimientos utilizados industrialmente. La mayoría presentan un peso específico bajo y brillo vítreo o graso; son en gran parte incoloros, blancos, grises, transparentes o translúcidos; los compuestos hidratados se vuelven fácilmente opacos y harinosos en contacto con el aire y frecuentemente se desmenuzan. Entre los más abundantes se encuentran la kernita, el bórax, la ulexita y la colemanita.

Calcita variedad diente de perro

Colemanita Magnesita

Sulfatos y cromatos.

Los minerales de este grupo tienen una dureza inferior a 3.5, por ejemplo las especies minerales ricas en agua, cuya dureza baja hasta 2. Sus propiedades ópticas resaltan los valores más pequeños de los índices de doble refracción.

La formación de sulfatos tiene lugar en las condiciones de elevada concentración de oxígeno, es decir, en elevada presión parcial del oxígeno en el medio ambiente y a temperaturas relativamente bajas. En esta clase de minerales se observa una gran diversidad de compuestos, pero que son poco comunes entre ellos. La clase se puede dividir en:

Sulfatos anhidros y cromatos

Grupo de la baritina: los sulfatos de bario, estroncio y plomo poseen cristales íntimamente relacionados por su hábito y constantes cristalográficas. Los miembros de este grupo son: baritina, celestina, anglesita.

Anhidrita Crocoíta

Sulfatos básicos e hidratados:

Yeso Antlerita Alunita

Celestina Anhidrita Yeso

Volframatos (o tungstenatos) y molibdatos.

Se trata de un pequeño grupo de minerales de mena que son coloridos e interesantes. El tungsteno (W) tiene un peso atómico mucho mayor (184) que el molibdeno (96), ambos pertenecen a la misma familia de la tabla periódica y, debido a la contracción lantánida, tienen el mismo radio iónico. Debido a esto, cada uno de ellos puede sustituir fácilmente al otro como catión coordinador. Pero en la naturaleza es raro encontrar volframios primarios casi por completo exentos de molibdeno y viceversa. En los minerales secundarios es más común la asociación mutua de los dos elementos en solución sólida.Como ejemplos de este tipo de minerales tenemos: volframita, scheelita, powellita, wulfenita.

Scheelita Wulfenita

Fosfatos, Arsenatos y Vanadatos .

Esta clase comprende un gran número de minerales de vivos colores que son poco conocidos. Se caracterizan por la presencia, en el grupo aniónico, de fósforo (fosfatos), arsénico (arseniatos) y vanadio (vanadatos). Algunos tienen una gran importancia para la extracción de elementos químicos poco comunes. Como ejemplos se pueden mencionar los siguientes: litiofilita, trifilita, monacita, apatito, piromorfita, vanadinita, eritrita, ambligonita, lazurita, escorzalita, wavelita, turquesa, autunita, carnotita.

Turquesa Monacita Carnotita

Bibliografía:

Michele, Vincenzo, Los minerales. Cornelis, K., Manual de mineralogía, cuarta edición, basado en la obra de J.D. Dana, 2001.Dana S., Edward, Ford E. William, Tratado de Mineralogía: con un tratado extenso sobre cristalografía y mineralogía física, 1979.

http://www.uhu.es/museovirtualdemineralogia/galerias/clase6.html

http://es.wikipedia.org/wiki/Categor%C3%ADa:Minerales_carbonatos

http://www2.montes.upm.es/Dptos/DptoSilvopascicultura/Edafologia/aplicaciones/GIMR/page.php?q=06335411c25

http://www.uhu.es/museovirtualdemineralogia/galerias/clase2.html

http://usuarios.geofisica.unam.mx/cecilia/cursos/Ccias_tierra_tarbuck-Ch3-Min.pdf

http://portalweb.sgm.gob.mx/museo/es/minerales/clasificacion-minerales

Fotografías

Arsénico: http://www.mineralogia.es/index.php?author=-&level=picture&id=31463 Bismuto: http://www.mineralogia.es/index.php?author=-&level=picture&id=39502

Anhidrita: http://es.wikipedia.org/wiki/Anhidrita

Carbón/Diamante:http://abrazadosalaverdad.wordpress.com/2010/02/23/el-carbon-y-eldiamante-o-el-secreto-de-la-belleza/

Scheelita: http://es.wikipedia.org/wiki/Scheelita

Turquesa: http://es.wikipedia.org/wiki/Turquesa