Minerales

¿Qué son los minerales?



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


Rodocrosita: Muestra 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 una piedra preciosa. Imagen de USGS.

¡Usamos minerales todos los días!

Cada persona usa productos hechos de minerales todos los días. La sal que agregamos a nuestra comida es el mineral halita. Las tabletas antiácidas están hechas del mineral calcita.

Se necesitan muchos minerales para hacer algo tan simple como un lápiz de madera. El "plomo" está hecho 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 rellenos hechos de una variedad de minerales. Un teléfono celular está hecho con docenas de minerales diferentes que provienen de minas en todo el mundo.

Los automóviles que conducimos, los caminos que recorremos, los edificios en los que vivimos y los fertilizantes utilizados para producir nuestros alimentos están hechos con minerales. En los Estados Unidos, se consumen alrededor de tres billones de toneladas de productos minerales cada año para mantener el nivel de vida de 300 millones de ciudadanos. Eso es aproximadamente diez toneladas de materiales minerales consumidos 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 producidas con productos minerales. Las tabletas antiácidas están hechas de calcita, la sal de mesa es halita triturada, se usan varios minerales para hacer un lápiz de madera y se usan docenas de minerales de muchos países diferentes para hacer un teléfono celular.

¿Sabías? La "m" blanca en un caramelo de M&M es un pigmento de óxido de titanio, muy probablemente producido a partir del mineral rutilo.

Estructura del mineral halita: El mineral "halita" tiene una composición química de NaCl. Eso significa que contiene cantidades iguales de átomos de sodio y 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 colocan 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:

  • de forma natural
  • inorgánico
  • sólido
  • composición química definida
  • estructura interna ordenada

"Naturalmente" significa que las personas no lo lograron. El acero no es un mineral porque es una aleación producida por personas. "Inorgánico" significa que la sustancia no está hecha por un organismo. La madera y las perlas están hechas por organismos y, por lo tanto, no son minerales. "Sólido" significa que no es un líquido o un gas a temperatura y presión estándar.

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

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

¿Sabías? Aunque el agua líquida no es un mineral, es un mineral cuando se congela. El hielo es un sólido inorgánico natural con una composición química definida y una estructura interna ordenada. Aprende más.

La palabra "mineral"

La palabra "mineral" se usa de muchas maneras diferentes. La definición dada anteriormente es una definición formal preferida por los geólogos.

La palabra también tiene un significado nutricional. Se utiliza en referencia a las muchas sustancias químicas 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.

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.

La palabra "mineral" también se usa de manera inconsistente en geología. En la minería, cualquier cosa obtenida del suelo y utilizada por el hombre se considera una "mercancía mineral" o un "material mineral". Estos incluyen: piedra triturada, que es un producto manufacturado hecho de rocas trituradas; cal, que es un producto manufacturado hecho de piedra caliza o mármol (ambos compuestos por el mineral calcita); carbón que es orgánico; petróleo y gas que son fluidos orgánicos; rocas como el granito que son mezclas de minerales; y rocas como la obsidiana que no tienen una composición definida y una estructura interna ordenada.

Minerales en 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, hornblende negro y biotita negra.

Productos minerales en la industria


Consumo de productos minerales de 2010 Estados Unidos
Mercancía mineralMillones de toneladas métricas
Grava1,200.0
Arena y grava786.1
sal55.8
Mineral de hierro48.0
Roca de fosfato30.5
Yeso22.5
Arcillas21.3
Piedra de la dimensión14.0
Lima18.5
Azufre11.30
Bauxita8.4
Potasa5.6
Ceniza de soda5.2
Baritina2.66
Cobre1.74
Dirigir1.40
Los valores anteriores son estimaciones del consumo de productos minerales del Servicio Geológico de los Estados Unidos. Se podrían agregar muchos otros productos a esta tabla.

La industria de la construcción es el mayor consumidor de productos minerales. La piedra triturada se utiliza para cimientos, bases de carreteras, hormigón y drenaje. La arena y la grava se utilizan en hormigón y cimientos. Las arcillas se usan para hacer cemento, ladrillos y azulejos. El mineral de hierro se usa para fabricar varillas de refuerzo, vigas de acero, clavos y alambres. El yeso se usa para hacer paneles de yeso. La piedra de dimensión se utiliza para revestimientos, bordillos, pisos, peldaños de escaleras y otras obras arquitectónicas. Estos son solo algunos de los muchos usos de estos productos en la construcción.

En la agricultura, la roca de fosfato y la potasa se usan para hacer fertilizantes. La cal se usa como un tratamiento de suelo neutralizante de ácido. Los nutrientes minerales se agregan a la alimentación animal.

La industria química utiliza grandes cantidades de sal, cal y carbonato de sodio. Se utilizan grandes cantidades de metales, arcilla y cargas / extendedores minerales en la fabricación.

Escala de dureza de Mohs es un conjunto de minerales de referencia utilizados para las pruebas de dureza en el aula. Determinar la dureza de un mineral es una de las pruebas más importantes utilizadas en la identificación de minerales.

La mejor manera de aprender sobre minerales es estudiar con una colección de especímenes pequeños que pueda manejar, examinar y observar sus propiedades. Las colecciones económicas de minerales están disponibles en la tienda de Geology.com.

La prueba de ácido: Los geólogos usan ácido clorhídrico diluido para identificar minerales de carbonato. Los minerales de carbonato efervescencia con varios niveles de vigor en contacto con el ácido.

Propiedades Físicas de Minerales

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

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

La halita mineral, cuando se tritura en granos pequeños, es perfectamente adecuada para aromatizar alimentos. Tiene un sabor salado que la mayoría de las personas encuentra agradable. Se disuelve rápida y fácilmente, permitiendo que su sabor se extienda por la comida. Es suave, por lo que si algo no se disuelve no dañará sus dientes. Ningún otro mineral tiene propiedades físicas que sean más adecuadas para este uso.

El oro mineral es perfecto para su uso en joyería. Un artesano puede transformarlo fácilmente en una joya personalizada. Tiene un agradable color amarillo que la mayoría de la gente disfruta. Tiene un brillo brillante que no se empaña. Su alta gravedad específica le da un buen "peso" que es preferido por la mayoría de las personas sobre los metales más ligeros. Se pueden usar otros metales para hacer joyas, pero estas propiedades hacen que el oro sea un favorito abrumador. (Algunas personas podrían agregar 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 está determinado por la oferta y la demanda).

Zafiro estrella Zafiro estrella azul profundo de 8 mm x 6 mm cabujón de Tailandia. Las inclusiones de rutilo dentro de la piedra se alinean con el eje cristalográfico del corindón para producir la estrella, que solo 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.

Informacion Mineral
1 Minerales en Geology.com: Enlaces a contenido sobre minerales en el sitio web geology.com.
2 Información mineral de USGS: Enlaces a información sobre minerales en el sitio web del Servicio Geológico de los Estados Unidos.
3 Encuestas geológicas estatales y nacionales: Enlaces a sitios web de estudios geológicos, la mayoría de los cuales contienen información sobre minerales encontrados y producidos en su ubicación.
4 Programa de recursos minerales de USGS: La única fuente federal de información científica sobre el potencial mineral, la producción, el consumo y los efectos ambientales.
5 La base de datos de minerales y localidades: La mayor base de datos de mineralogía y sitio web de referencia en Internet.

Importancia de las propiedades físicas

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

Galena, un sulfuro de plomo, tiene una gravedad específica 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 consisten en carbono puro. El diamante es el mineral natural más duro, y el grafito es uno de los más suaves. Esta diferencia ocurre debido a los tipos de enlaces que conectan los átomos de carbono en sus estructuras minerales. Cada átomo de carbono en el diamante está unido a otros cuatro átomos de carbono con fuertes enlaces covalentes. El grafito tiene una estructura laminar en la cual 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 se rasca el grafito, los enlaces débiles fallan fácilmente, lo que lo convierte en un mineral blando.

Las piedras preciosas rubí y zafiro son variaciones de color del corindón mineral. Estas diferencias de color son causadas por la composición. Cuando el corindón contiene pequeñas cantidades de cromo, exhibe el color rojo de un rubí. Sin embargo, cuando contiene trazas de hierro o titanio, exhibe el color azul del zafiro. Si, en el momento de la cristalización, hay suficiente titanio para formar pequeños cristales del mineral rutilo, se puede formar un zafiro estrella. Esto ocurre cuando pequeños 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).