Mineral

El cuarzo es un mineral del grupo de los óxidos.

Como mineral se entiende un compuesto sólido, homogéneo, originado de forma natural a través de diversos procesos geoquímicos. Posee una composición química definida y una estructura atómica ordenada. Dado que tiene una composición definida, es posible representarlo mediante una fórmula química específica.

A menudo en diferentes procesos industriales, así como en la joyería, se recurre al uso de minerales sintéticos, o lo que es lo mismo, fabricados por el hombre en el laboratorio o la industria. Aunque el aspecto y propiedades de tales productos sintéticos sean en ocasiones muy próximos a los de los verdaderos minerales, se diferencian de éstos en un aspecto fundamental: no tienen un origen natural, no forman parte de la corteza terrestre y, por tanto, no serán aquí objeto de atención.

Es importante aclarar la diferencia existente entre minerales y rocas. Como ya se ha dicho, un mineral es un cuerpo homogéneo, es decir, formado por una única sustancia sólida. Por el contrario, las rocas son heterogéneas, se encuentran constituidas por varias sustancias distintas. En resumen, una roca es una combinación de varios minerales diferentes que forman un único cuerpo sólido. Un ejemplo es el granito, roca compuesta básicamente de tres especies minerales: mica, cuarzo y feldespato.

Al definir los minerales como sustancias sólidas, quedan excluidos, obviamente los líquidos y los gases. Sin embargo, es necesario realizar algunas matizaciones al respecto. El agua en estado líquido no se considera un mineral; sin embargo, cuando aparece en estado sólido, en forma de hielo, sí. El mercurio, que es el único metal que a temperatura ambiente conserva el estado líquido, tampoco puede considerarse estrictamente como un mineral. Tampoco entran dentro de la clasificación de los minerales el petróleo y el carbón, ya que carecen de una composición química definida. Éstos se consideran como rocas, y en el caso del petróleo, como una roca líquida.

También se ha mencionado al definir los minerales que cuentan con una estructura atómica ordenada. Tal estructura adopta la forma de una red tridimensional. Si durante el proceso de formación del mineral las condiciones son las adecuadas, dicha estructura interna puede llegar a quedar reflejada en el aspecto exterior del mineral, en su morfología.

Morfología de los minerales

La mayor parte de los minerales están cristalizados. Esto quiere decir que son cuerpos sólidos, limitados exteriormente por caras, las cuales son planas y han sido desarrolladas de forma natural a lo largo del proceso de formación. En ocasiones, son transparentes y cuentan con unos colores llamativos. Esta forma externa del mineral transmite una impresión general de orden.

En realidad, el hecho de que un mineral adopte dicha forma exterior ordenada depende de aspectos que son ajenos a él y que se hallan relacionados principalmente con el medio donde se origina. Sin embargo, en todos los casos, en un nivel interno, microscópico, los minerales poseen una estructura ordenada. Es esta estructura microscópica, repetida a lo largo de las tres dimensiones del espacio, la que puede dar lugar, si las condiciones lo permiten, a la forma externa que se ha descrito.

Por tanto, el término cristal debe aplicarse de una forma más específica a todos los sólidos que dispongan de una estructura interna ordenada, al margen de que exteriormente cuenten o no con caras definidas. De forma más general, a lo largo de su proceso de crecimiento, y siempre en función de las condiciones del medio, un mineral puede llegar a adoptar formas y texturas muy diferentes. Éstas se pueden resumir en: amigdaloide, similar a la forma de una almendra; botrioide, en forma de racimo; dendrítica, cuyo aspecto recuerda al musgo; arborescente o ramificada, a semejanza de un árbol; granular, constituida por una acumulación de granos, y reniforme, en forma de riñón.

En relación con la forma de los minerales resulta interesante el proceso del pseudomorfismo, que conlleva la transformación de un mineral en otro completamente diferente, sin que ello cambie el aspecto exterior del primero. Esta transformación puede ser consecuencia, por ejemplo, de un bombardeo con radiaciones.

El cuarzo, al igual que la mayoría de los minerales, presenta un aspecto cristalizado.

Propiedades de los minerales

En términos generales se puede decir que algunas propiedades de los minerales dependen de su estructura cristalina, como ocurre con las físicas, las ópticas, las mecánicas, las eléctricas y las magnéticas. Por otro lado, las propiedades químicas dependen de la composición de los minerales.

Por este motivo, sucede que minerales con la misma composición ofrecen propiedades físicas muy distintas a causa de tener diferencias en su estructura. Ejemplos de ello son el grafito, usado en las minas de los lápices, y el diamante. Ambos poseen idéntica composición, carbono puro, pero diferentes estructuras internas, lo que hace que sus propiedades sean distintas. La diferencia más llamativa es su dureza respectiva, mediana en el grafito y extraordinariamente elevada en el diamante.

Resulta evidente que para determinar las propiedades químicas de un mineral es necesario conocer previamente cuáles son sus componentes, a menudo una labor ardua y compleja. El análisis de la composición de los minerales se realiza en los laboratorios y mediante diferentes métodos. Se pueden emplear análisis térmicos, que miden las reacciones de los minerales cuando son sometidos a un calentamiento intenso. Dichas reacciones suelen ser indicativas de ciertos elementos que se hallan presentes en su composición.

Es posible recurrir también a métodos más complejos, como la difracción por rayos x y la espectrografía de fluorescencia, o bien someter los minerales a la acción de ciertos reactivos químicos. En el análisis siguiente se presta atención a aquellas propiedades que revisten mayor importancia y que pueden medirse mediante procedimientos sencillos e incluso apreciarse a simple vista.

Propiedades físicas

Una de las propiedades más importantes de los minerales es la dureza. Puede definirse como la resistencia de un mineral a ser rayado. Se dice que un mineral es más duro que otro si es capaz de rayar a éste.

Escala de Mohs sobre la dureza de los minerales.

La dureza se mide mediante la escala de Mohs, en la cual se recogen diez minerales que van desde el más blando (el talco, al que se le asigna el valor 1) hasta el más duro (el diamante, con el valor 10). Estos diez minerales sirven como referencia para conocer la dureza de todos los demás. A modo de referencia, una uña de una persona posee una dureza de 2,5 y un cuchillo de buena calidad, de 5,5.

Hay que tener en cuenta que la dureza es una propiedad que depende de la dirección en la que se mida sobre la superficie del mineral. Varía de una dirección a otra; incluso en la misma dirección, puede cambiar dependiendo del sentido de la ralladura.

Una segunda propiedad física de indudable interés es la densidad de un mineral. Estrictamente se entiende por densidad la masa de una sustancia por unidad de volumen. En la práctica es habitual realizar un pequeño cambio: se toma como densidad el peso de una unidad de volumen de sustancia. La unidad de medida de la densidad es el kilogramo por metro cúbico (kg/m3). Sin embargo, en mineralogía se emplea generalmente el gramo por centímetro cúbico (g/cm3).

La densidad depende tanto del peso atómico de los elementos que forman el mineral como de la medida en que sus átomos e iones estén empaquetados, de si se encuentran muy juntos o más bien separados. Si dos minerales poseen la misma estructura, aquél cuyos elementos tengan un peso atómico más elevado será el más denso. Por otro lado, si ambos minerales cuentan con la misma composición química, el más denso será aquél en el que los átomos e iones estén más próximos entre sí.

Propiedades ópticas

Los minerales pueden presentar colores muy diferentes. En algunos casos poseen un color que es propio y característico. Por ejemplo, los óxidos de hierro son de un rojo sangre y el rejalgar, amarillo anaranjado. Sin embargo, hay otros casos en los que el color no es propio, sino debido a la presencia de una serie de impurezas en el mineral. Un buen ejemplo de esta circunstancia es el corindón. Cuando presenta en su composición una pequeña cantidad de cromo, es de color rojo y se conoce como rubí; si las impurezas son de titanio, toma un color azul y recibe el nombre de zafiro.

Un método para averiguar cuál es el verdadero color del mineral, al margen del producido por las impurezas, es rayar con él una superficie blanca de porcelana. En la raya resultante quedará un rastro de polvo, y el color que posea este polvo será el verdadero del mineral.

Por otra parte, se llama transparencia a la capacidad de un objeto de que pueda verse a su través. En función de la transparencia, los minerales pueden clasificar en varias categorías. Se dicen opacos cuando no puede verse a su través, translúcidos si sólo son transparentes en los bordes e hialinos cuando los minerales son totalmente transparentes.

El brillo se refiere a la forma en que los minerales reflejan la luz. Los diferentes tipos de brillo que puede presentar un mineral son: metálico, como el de la pirita o la galena; vítreo, el que posee el cuarzo; bituminoso, que aparece también en el cuarzo, pero en sus superficies de fractura; resinoso, el de la blenda; nacarado, típico de minerales laminares como el talco; sedoso, que se presenta en minerales fibrosos, como el asbesto, y adamantino, característico del diamante.

La luminiscencia, otra propiedad óptica, se define como la emisión de luz por el mineral cuando éste se somete a algún tipo de tratamiento, como un calentamiento (termoluminiscencia), o bien a frotamiento contra otro cuerpo (triboluminiscencia). En cambio, la fluorescencia es la emisión de luz por un mineral cuando se ilumina por una fuente de luz ultravioleta. Es típica de la fluorita y de los minerales de uranio. Finalmente, se llama fosforescencia a la cualidad de los minerales de emitir luz al ser sometidos a algún tipo de tratamiento, pero con la particularidad de que la emisión permanece una vez que ha cesado el motivo que inicialmente la produjo.

Los minerales, como la pirita, son cuerpos homogéneos constituidos por una única sustancia.

Otras propiedades

Las cualidades mecánicas, eléctricas, magnéticas y radiactivas de los minerales son merecedoras también de cierta reflexión. Entre las primeras destacan la flexibilidad, propiedad por la que los minerales son capaces de deformarse; la elasticidad, en virtud de la cual cuando cesa la fuerza o la presión que provoca la deformación del mineral, éste es capaz de recuperar su forma original, y la plasticidad por la que, al contrario que en el caso anterior, cuando cesan la fuerza o la presión que lo deforma, el mineral no recupera la forma original, sino que conserva su deformación.

Se dice que un material es dúctil cuando puede deformarse en hilos, y maleable si se deforma en láminas. Finalmente, un mineral es seccionable cuando es posible cortarlo.

Piezoelectricidad y piroelectricidad son las propiedades eléctricas más destacables de las sustancias minerales. Por la primera, ciertos minerales, cuando son sometidos a una presión, se polarizan eléctricamente y, por tanto, se convierten en conductores de energía eléctrica. A su vez, los minerales piroeléctricos se vuelven conductores de la electricidad cuando se someten a un calentamiento.

Los minerales se pueden clasificar en tres diferentes tipos, dependiendo de cuál sea su comportamiento ante un imán. Se dicen ferromagnéticos cuando son atraídos por él y quedan a su vez imantados. Ejemplos de este tipo son la magnetita y la pirrotita. Son minerales paramagnéticos los que resultan atraídos por un imán, aunque más débilmente que los ferromagnéticos, y quedan también imantados, pero sólo de modo temporal. La mayoría de minerales pertenece a este grupo. Los restantes minerales se dicen diamagnéticos.

Sólo los minerales que contienen los elementos uranio o torio en su composición emiten radiaciones, que pueden ser detectadas y medidas mediante aparatos como los contadores Geiger o los medidores de centelleo. La pecblenda es un ejemplo de este tipo de mineral. Dado que la emisión radiactiva decae con el tiempo, su medición sirve para determinar la edad de los minerales o de las rocas de los que éstos forman parte. Más exactamente, sirve para determinar el tiempo transcurrido desde que los elementos que producen la radiación se incorporaron al mineral o roca en cuestión.

Clasificación de los minerales

A la hora de clasificar los metales puede atenderse a diferentes criterios. Uno de ellos es su origen, según el cual es posible establecer diferentes grupos: sedimentarios, ígneos, metamórficos e hidrotermales.

Clasificación de los minerales según su composición.

Los minerales sedimentarios son los formados mediante la acumulación y compactación de fragmentos arrancados de minerales preexistentes por los diferentes procesos de erosión posibles, como la lluvia, el viento o el hielo. Los ígneos, por su parte, se originan por la solidificación y cristalización de materia fundida presente en el interior de la Tierra. Esto puede ocurrir en las profundidades de la corteza terrestre o en la superficie, cuando la materia fundida, convertida en lava, alcanza el exterior.

Se llama metamórficos a los minerales formados a partir de la transformación de otros minerales previos, al sufrir éstos un endurecimiento de las condiciones del medio donde se encuentran, principalmente la presión y/o la temperatura. Finalmente, los minerales hidrotermales proceden de la precipitación de elementos químicos contenidos en soluciones calientes, surgidas del interior de la Tierra.

Sin embargo, la clasificación de los minerales más empleada desde mediados del siglo XIX, debido tanto a su rigurosidad como a su uso práctico, es la basada en la composición. Dicha clasificación divide a los minerales en ocho grupos diferentes.

Elementos nativos. Básicamente, los elementos nativos comprenden los minerales formados por un único elemento químico, que aparecen en la naturaleza en un estado puro o casi puro. Pueden ser metales, no metales o semimetales.

Sulfuros, seleniuros y arseniuros. Este grupo reúne, respectivamente, a los compuestos que forman el azufre, el selenio y el arsénico con diferentes metales. Algunos ejemplos son pirita (disulfuro de hierro), calcopirita (sulfuro de hierro y cobre), galena (sulfuro de plomo), blenda (sulfuro de cinc) y cinabrio (sulfuro de mercurio).

Halogenuros. Son compuestos formados por los elementos del grupo de los halógenos con los metales. Los elementos halógenos comprenden el flúor, el cromo, el bromo y el yodo.

Óxidos e hidróxidos. De forma general, este grupo integra a los compuestos formados por la unión de oxígeno con diferentes metales. El oxígeno puede presentarse solo, formando óxidos o acompañado de hidrógeno, con lo que da lugar a hidróxidos.

Carbonatos, nitratos y boratos. En la naturaleza se pueden encontrar hasta ochenta especies diferentes de carbonatos. Entre ellos poseen una importancia destacada la calcita (carbonato cálcico del sistema hexagonal), con diferentes variedades como mármol, margas y espato de Islandia; el aragonito (carbonato cálcico del sistema rómbico); la dolomita (mezcla de carbonato magnésico y carbonato cálcico), y la malaquita (carbonato de cobre), de llamativo color verde y de uso ornamental.

Sulfatos, cromatos, molibdatos y volframatos. En este grupo, la mayor importancia radica en los sulfatos, con unas 130 especies diferentes. Entre ellas destacan la baritina (sulfato de bario) y el yeso (sulfato cálcico hidratado), de gran utilidad en la construcción.

Fosfatos, arseniatos y vanadatos. El conjunto de este grupo abarca unas 250 especies minerales. En particular, los fosfatos poseen interés como fuente primordial del fósforo, y de ahí que se empleen como fertilizantes en la agricultura. El apatito y la fosforita son ejemplos de este grupo.

Silicatos. Con más de 500 especies minerales diferentes, este grupo es el más abundante. Los silicatos se encuentran presentes en las rocas de todo tipo y, en conjunto, constituyen más del 90% de la materia de la corteza terrestre. Son combinaciones de silicio, oxígeno y diferentes elementos metálicos.