Los Minerales Concepto, Características y Propiedades Origen



MINERALES : CONCEPTO, CARACTERÍSTICAS Y PROPIEDADES

HISTORIA DE LA MINERALOGÍA:
Primeros Pasos: Entre el conjunto de ciencias geológicas destinadas a estudiar los fenómenos de la corteza terrestre (litosfera), se distingue la mineralogía o ciencia de los minerales.

La historia de esta asignatura, como conocimiento organizado del saber humano, nació en el siglo XVI con los aportes del médico alemán Jorge Agrícola (1494-1555), quien escribió varios libros sobre Mineralogía y Metalurgia. Debe reconocerse que, desde tiempos inmemoriales, se registró en el mundo un permanente interés del ser humano por los minerales.

En la Edad del Bronce y en la del Hierro ese interés estuvo condicionado a motivos prácticos, fundamentalísimos, que muchos pueblos de la Antigüedad, como los chinos, babilonios, egipcios o griegos, mantuvieron y desarrollaron. Se reconocían y utilizaban algunos metales nativos –especialmente el oro, la plata y el cobre-, apreciándose el valor de ciertas combinaciones, entre las cuales predominaban, además del cobre, el hierro y el estaño.

El paso siguiente estuvo dado por las transformaciones a que fueron sometidos dichos materiales por obra del fuego,fusionándoselos, hábilmente, para construir armas, herramientas, adornos y utensilios. También fue estimada la belleza de algunas piedras, relacionadas, a veces, con determinadas supersticiones.

Varios filósofos de la Antigüedad, como Aristóteles y su discípulo Teofrasto, describieron algunos cuerpos naturales inorgánicos, especialmente minerales como los que constituyen Tas piedras preciosas.

Otro destacado investigador, el naturalista Plinio el Viejo, que vivió en el primer siglo de nuestra era, dedicó cuatro, entre los treinta y siete tomos de su «Historia Natural», a los minerales.

Siglos más tarde, apareció la Alquimia, lucubración que practicaron quienes se ocuparon de la transmutación de los metales y quisieron descubrir la «piedra filosofal», necesaria, según ellos, para trocar una substancia cualquiera en oro.

El camino de la ciencia, señalado por Jorge Agrícola a comienzos de la Edad Moderna, fue retomado, por varios sabios, a mediados del siglo XVIII.

Corresponde destacar al naturalista sueco Carlos de Linneo (1707-1778), famoso umversalmente por su clasificación de las plantas y de los animales, quien propusona sistematización análoga para los minerales. Contemporáneo de él fue el sabio ruso Miguel Lomonosov (1711-1765), hombre de gran erudición (se destacó como físico, químico, historiador,  filólogo  y   poeta) quien en, entre diversos problemas científicos, abordó el estudio de los minerales y preparó al respecto, en 1742,un documentado catálogo para la Academia de Ciencias de su país.

Posteriormente, en la ciudad de Freiberg, ubicada en la zona oriental de Alemania, hizo escuela el mineralogista A. Werner (1750-1817), cuyas teorías fueron aceptadas en varios países de Europa. Por esta época se descubrieron muchos criaderos de oro, platino y piedras preciosas, como también yacimientos de minerales de plata, hierro, cobre y plomo, en diversos lugares del planeta.



Medio siglo después, Dimitri Ivanovich Mendeleiev (1834-1907) revolucionó el mundo de la ciencia con su hoy famosísima tabla periódica de los elementos químicos. Ésta sirvió de base para muchas clasificaciones racionales, beneficiándose también la Mineralogía, que amplió sus comprobaciones.

El físico Enrique Becquerel (1852-1908) determinó, en 1896, la radiactividad de las sales de uranio. Y el químico Pedro Curie (1859-1906) descubrió tres años más tarde, en 1899, juntamente con su esposa María S. de Curie (1867-1934), la existencia de un nuevo elemento, el radio, considerado como importantísima fuente de energía. Así se fue gestando, posteriormente, la formulación de la teoría sobre núcleos atómicos.

Por otra parte, el investigador inglés William Henry Bragg (1862-1942) y su hijo William Lawrence Bragg (1890-1971) comprobaron la relación que existe entre la estructura cristalina, interna, de un minera y sus propiedades físico-químicas.

También deben citarse los aportes del científico norteamericano Willard Gibbs (1839-1903), quien realizó trabajos que fueron tomados muy en cuenta por la mineralogía moderna. Y entre los geólogos y mineralogistas soviéticos de los últimos tiempos se destacaron A. Boldirev (1883-1946), autor de un importantísimo «Curso de mineralogía descriptiva», en tres tomos, y S. Smirnov (1895-1947), conocido por su investigación sobre la «Zona de oxidación de los criaderos de sulfuras».

EL HOMBRE Y LOS MINERALES:: El interés del hombre por los minerales precedió al período histórico,*o sea a la existencia de todo documento escrito. En la remota antigüedad, comprobado el valor de ciertas substancias inorgánicas, se buscó la forma de extraerlas de la corteza terrestre para aprovecharlas debidamente. Así lo hicieron los trogloditas y cuando, unos diez mil años antes de la era cristiana, el hombre abandonó las cavernas y fue a establecerse junto a los ríos y a los grandes lagos, a veces en palafitos o bien en otros tipos de viviendas rústicas, mantuvo vigente aquella primitiva afición mineralógica.

El cambio en el uso de la piedra tosca o pulida , propia del Paleolítico o del Neolítico– por el hierro y por el bronce, determinó hitos fundamentales en la marcha de la civilización.

Los pueblos más antiguos apreciaron la utilidad de ciertos metales –como el hierro, el oro, la plata o el cobre– y la atractiva belleza de ciertas piedras empleadas con fines decorativos y que, más adelante, llamaron «preciosas».

También descubrieron menas, es decir, minerales metalíferos tal como se extraen de los criaderos y antes de ser limpiados, ricas en aquellos elementos donde los mismos aparecían combinados y, a veces, aleados.

Finalmente, llegaron a fundir metales para hacer herramientas, utensilios, armas y ornamentos. Quedaron establecidas, así, las primeras leyes empíricas sobre explotación de yacimientos, lugares que, en algunos casos, existen todavía. Y pudieron determinarse, por vía práctica, las propiedades de ciertos minerales útiles que, con el tiempo, fueron clasificados científicamente.

DESCRIPCIÓN DE LOS MINERALES: En la actualidad, se denomina mineral a toda substancia sólida, químicamente homogénea constituida por uno o varios elementos combinados, que forma parte de la corteza terrestre.



Los minerales pueden presentarse como elementos nativos, como combinaciones y como aleaciones. Entre los elementos nativos se distinguen dos variedades: la de los metales (como el oro, la plata, el mercurio, el cobre, el hierro o el platino) y la de los que no lo son, es decir el diamante, el azufre, el antimonio, el bismuto, etc.

En cambio, al combinarse varios de estos elementos primigenios se originan minerales de otro tipo, como, por ejemplo, el cuarzo, la pirita de hierro, el yeso o la mica de uranio, que es radiactiva. Cuando los minerales se asocian pueden formar rocas.

Éstas se clasifican en tres grandes categorías: ígneas o eruptivas (como el basalto), sedimentarias (como la arcilla) y metamórficas (como el gneis). Su estudio corresponde, específicamente, a la Petrografía, ciencia anexa a la Geología. Conviene aclarar que en las rocas ígneas (que son las que llegaron a la superficie desde el interior de la Tierra atravesando la corteza rígida del globo y que se encuentran en estado vitreo) aparecen minerales muy semejantes entre sí, en su mayoría silicatos.

No ocurre lo mismo en las rocas sedimentarias donde, a una determinada temperatura, se separan del medio acuoso grupos de minerales muy diferentes. Y, como observa Pablo Groeber, en su «Mineralogía y Geología«, sucede que «si tales rocas sedimentarias cambian de ambiente y descienden desde la superficie a profundidades de diez a veinte kilómetros, sus minerales, sometidos a gran presión y temperatura, dan lugar a la formación de otros, típicos de metamorfismo». Cada mineral surge en condiciones físicas y químicas determinadas.

Algunos se mantienen inalterables frente a los cambios de temperatura, presión o incidencia de agentes foráneos; otros se transforman, se oxidan, se reducen y hasta llegan a desaparecer. Día a día, es mayor el uso de los minerales como materia prima en las industrias, razón por la cual se trata de aprovecharlos debidamente. Su aglomeración en determinados lugares a los que se denomina «criaderos», considerados como reserva útil, debe ser apreciada cuantitativamente, para no incurrir en una improvisación que conduciría a la posible escasez o falta posteriores.

También deben tomarse en cuenta aquella composición química fundamental y las propiedades físicas inherentes, es decir el color, la transparencia, el brillo e índice de refracción, el clivaje, la dureza, el peso específico, la fragilidad, la elasticidad y las condiciones magnéticas y radiactivas, que cada mineral pueda poseer. A mayor demanda, mayores exigencias en materia de cantidad y también de calidad. Los minerales no escapan a este axioma del mundo contemporáneo.

IMÁGENES DE ALGUNOS MINERALES

los minerales de la Tierraa

LOS MINERALES DE LA TIERRA: La litosfera, como dijimo antes, está formada por un gran número de  rocas, simples o compuestas. A su vez, las rocas están constituidas por un número variable de sustancias químicas más simples, de composición constante y bien definida, a las que se da el nombre de minerales. Por tanto, los minerales son los elementos constitutivos fundamentales de la corteza terrestre, y cada uno de ellos es un compuesto químico natural, caracterizado por propiedades químicas y físicas claramente individuales y constantes.

El origen de estas sustancias naturales puede ser extraterrestre (meteoritos, transformaciones químicas debidas a radiaciones procedentes del espacio cósmico externo) o terrestre.



Los minerales de origen terrestre pueden derivar de procesos magmáticos, o sea, de solidificación de magmas procedentes de zonas profundas de la litosfera; de procesos de sedimentación, es decir, del depósito de materiales residuales de rocas preexistentes e incluso por depósito de materiales producidos por la actividad de organismos vivientes; y en fin, de procesos metamórficos, esto es, por transformación de minerales y rocas preexistentes debida a varias causas.

A excepción de los gases raros, que en la naturaleza prácticamente no dan lugar a compuestos químicos, y de los metales nobles, que sólo excepcionalmente dan lugar a minerales, todos los demás elementos se hallan contenidos en los minerales que constituyen la parte superficial de nuestro globo (litosfera, hidrosfera, atmósfera). Sin embargo, son pocos los elementos predominantes en la corteza terrestre.

Según cálculos de los geoquímicos, el estrato o capa más superficial de la litosfera (hasta una profundidad media algo superior a los 15 kilómetros) está compuesto, en peso, por minerales en los que predominan claramente el oxígeno y el silicio.

Casi la mitad de la corteza terrestre está constituida por oxígeno (49,5 por ciento), silicio (25 por ciento), aluminio (7,5 por ciento), hierro (5 por ciento), calcio (3,4 por ciento), sodio (2,6 por ciento), potasio (2,4 por ciento), magnesio (1,9 por ciento). Con porcentajes decrecientes de 0,9 a 0,1 por ciento siguen luego el hidrógeno, titanio, cloro, fósforo, manganeso, carbono y azufre.

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Los elementos acabados de nombrar, quince en total, constituyen por sí solos el 99,7 por ciento de la corteza terrestre;todos los demás integran la parte restante (0,3 por ciento), hallándose cada uno presente en porcentajes mínimos.

Salvo unos pocos que se encuentran también en estado de elementos nativos, todos los demás se hallan combinados entre sí en compuestos químicos naturales, llamados precisamente minerales, caracterizado cada uno de ellos por su típico aspecto y por determinadas propiedades. Entre éstas, es muy importante la dureza, la cual puede servir, aunque sea aproximadamente, para reconocer los diversos minerales y precisamente por esto se toma como término de comparación para clasificar los minerales en orden de dureza creciente.

La escala de dureza más comúnmente empleada es la escala de Mohs; consta de diez términos: talco, yeso, calcita, fluorita, apatita, ortosa, cuarzo, topacio, corindón y diamante, cada uno de los cuales puede rayar al precedente y ser rayado por el siguiente. El talco tiene dureza 1 y es el más blando; el diamante tiene dureza 10 y es el mineral más. duro que se conoce.

Cristalización de los minerales: Los minerales, en su enorme mayoría, son sólidos. Como todos los sólidos, se caracterizan por una densidad, por un volumen, por una determinada cohesión, elasticidad, coeficiente de dilatación, transparencia y otras propiedades semejantes. No todas (que en definitiva son propiedades de la materia) tienen las mismas características; mientras algunas pueden definirse por medio de un simple número (como por ejemplo, la densidad, el volumen y otras), en cambio hay algunas que, para ser definidas, exigen no sólo un número sino además una dirección.

En el cuarzo, por ejemplo, la luz no se propaga igualmente en todas direcciones. Por eso, al querer expresar la propagación luminosa en el cuarzo y la dilatación térmica en la calcita no bastan dos números sencillos, sino que hay que precisar la dirección de estos números.

Las propiedades que se definen por medio de un número se llaman escalares; las que se definen por un número, una dirección y un sentido vectoriales. Estas últimas pueden representarse por un vector, o sea, por un segmento orientado (con una flecha) en el sentido querido, tanto más largo cuanto mayor es el número que le corresponde. Explicado esto, consideremos ahora las propiedades vectoriales de los cuerpos y examinemos, por ejemplo, cómo se comportan el vidrio y la barita, sometidos a calentamiento.

Pronto se nota que el vidrio se dilata por igual en todas direcciones, mientras que la barita se dilata más en algunas direcciones; en el primer caso, el vector representativo de la dilatación se mantiene constante en todas las direcciones; en el segundo caso, no resulta constante. Si repetimos la prueba con las mismas sustancias, pero con respecto a propiedades vectoriales distintas (propagación luminosa, cohesión, elasticidad y semejantes), observaremos que para el vidrio cada uno de los vectores representativos se mantendrá siempre constante, pero con la barita ocurre todo lo contrario.

Las sustancias (coloides, líquidos, gases) que, como el vidrio, presentan propiedades vectoriales constantes en todas las direcciones se llaman isótropas; las demás, anisó-tropas. Ahora bien, casi todos los minerales resultan anisótropos; sobre todo, respecto a la forma que adoptan cuando se solidifican al cristalizar. En condiciones favorables, la mayor parte de los minerales adopta espontáneamente una forma propia poliédrica; esta forma se llama cristal, y se habla de cristalización cuando se alude al proceso en que muchos minerales (llamados precisamente cristalinos) se solidifican en cristales.

Yacimientos, canteras y minas: Las riquezas del subsuelo son múltiples y deben ser aprovechadas como corresponde. Para ello, dentro de la órbita estatal y privada, se recurre a la colaboración de técnicos y científicos (geólogos, químicos, industriales, ingenieros y expertos en mineralogía) capaces de asesorar sobre la búsqueda, explotación y uso de tales materiales.

Funcionan, además, numerosas instituciones especializadas -con el auspicio del gobierno o de compañías particulares– cuyos equipos de trabajo realizan una acción, orgánica y planificada, para llevar adelante tales propósitos.

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Comprobado el hallazgo de una especie mineral adecuada, habrá que determinar si la cantera, mina o yacimiento, dispone de reservas suficientes para justificar su explotación. Se da el nombre de «mena» a la roca que contiene uno o varios minerales técnicamente útiles, es decir en calidad y cantidad apropiadas. Casi siempre, junto a las substancias aprovechables por su valor comercial, hay otras que forman el descarte residual, llamado «ganga».

En las canteras se trabaja a cielo abierto; en las minas -contrariamente-, bajo tierra: en los pozos y galerías. Estas últimas también reciben el nombre de yacimientos, denominación que era reservada, al principio, para los lugares donde se encontraban combustibles, como el petróleo.

De las canteras se extraen rocas calizas –transformables en cal y cemento-, bloques de piedra y de granito, lajas, balasto, pedregullo y mármoles. Los yacimientos minerales explotados por el hombre pueden ser superficiales o profundos. Entre estos últimos, la mayoría se encuentra a menos de 200 metros; pero hay otros que sobrepasan, holgadamente, ese límite.

Existen varias clases de yacimientos o minas. Además de distinguirse por el tipo de minerales que encierran (de origen ígneo o sedimentario), puede clasificárselos, también, en otras categorías. Así, por ejemplo, reciben el nombre de «hidrotermales» aquellos cuyos filones se han formado por la precipitación de minerales arrastrados por las aguas termales. Los yacimientos de origen sedimentario se clasifican en orgánicos (carbones y petróleo) e inorgánicos (elementos, óxidos, hidróxidos, cloruros, sulfatos, carbonatas, etc.).

Ciertos minerales aparecen, junto a los yacimientos primarios, en los cauces de ríos y arroyos, hasta donde fueron arrastrados por la erosión; suelen acumularse en pequeños hoyos irregulares llamados aluviones o placeres.

DEFINICIONES:

•  YACIMIENTO es el «sitio donde se halla naturalmente una roca, un mineral o un fósil», dice el Diccionario de la Real Academia. En Geología, se entiende como tal la disposición de las capas m inerales en el seno de la Tierra. También recibe este nombre una masa mineral bastante extensa.

•  CANTERA -según la versión académica- es el «sitio de donde se saca piedra, greda u otra substancia análoga, para obras varias». Las canteras suelen establecerse a cielo abierto. Este vocablo fue empleado como sinónimo de «cantería», nombre que recibe el arte de labrar las piedras para as construcciones.

•  MINA. Esta palabra deriva de un an-tiquísimo vocablo celta, «mein», que significa «metal en bruto». Puede que, de allí, pasase al latín vulgar o plebeyo (no al latín culto), yaque registraba un término similar al que se emplea, en nuestro idioma, para designar la excavación que se hace, con pozos y galerías, para extraer un mineral. El Diccionario de la Lengua lo presenta como s ¡non ¡mo de ‘ ‘criadero», voz que no solamente significa lugar destinado para la cría de animales o plantas, sino «agregado de substancias inorgánicas de útil explotación que, naturalmente, se hallan éntrela masa de un terreno».

Ver: Las Rocas   –   Minerales Para La Industria    –   Minería en Argentina

Fuentes Consultadas:
Enciclopedia Ciencia Joven Fasc. N°11 Los Minerales – La Ciencias de los Minerales – Edit. Cuántica
Biblioteca Temática ETEHA El Mundo que nos Rodea – Los Minerales de la Tierra – Edit. Unión Tipográfica –

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