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Mineralogía - Propiedades físicas de los minerales

Para identificar un mineral basado en la observación de sus características físicas se requiere algunas herramientas simples (lupa, placa de loza, lápiz rayador, lápiz imán, para nombrar algunos). Con estas herramientas, más una examinación visual se puede determinar cierta cantidad de características del mineral, que en conjunto entregan la información necesaria para su identificación.

Algunos minerales se puede reconocer casi a simple vista, en otros casos se puede determinar los minerales solamente en forma preliminar o hasta cierto detalle (ejemplo: con métodos de terreno se puede identificar la plagioclasa, pero no se puede identificar si se trata de la variedad albita o anortita). La observación y los ensayos simples se puede completar por un análisis que requiere un equipo mínimo de laboratorio (peso específico, conductividad térmica y eléctrica, fusibilidad etc).

Las características físicas de los minerales se pueden clasificar según los siguientes criterios:

• a) Características que dependen de la composición y estructura cristalina Hábito, Peso Específico
• b) Características que dependen de la cohesión y elasticidad: Fractura, Clivaje, Dureza, Tenacidad
• c) Características que dependen de la luz: Diafanidad (Transparencia), Brillo, Color, Color de Raya, Luminiscencia
• d) Caracteres que dependen del calor: Fusibilidad, Conductividad Calorica
• e) Características que dependen de la Electricidad y Magnetismo: Conductividad Electrica, Magnetismo
• f) Características que dependen de la acción de los sentidos: Sabor, Olor, Tacto

A Características que dependen de la composición y estructura cristalina

A1) Hábito del mineral

Como hábito se entiende el aspecto macroscópico que posee un cristal. Es frecuente que cristales de una misma especie se presentan con formas muy diferentes. Ejemplo: cuarzo se puede presentar en forma de cristales grandes prismáticos, en forma granular, maciza etc. La estructura cristalina influye en el hábito que demuestra el cristal. Es común encontrar cristales de pirita o galena (ambos del sistema cúbico) en forma de cubos perfectos. Por otro lado, es frecuente encontrar cristales que a simple vista no permiten la identificación de las típicas características del sistema al cual pertenecen. Entre los factores más importantes que influyen en el hábito de un cristal se encuentran las condiciones ambientales del lugar y del momento de formación del cristal (temperatura, presión, presencia de otros minerales formadas anteriormente, espacio para crecer, condiciones químicas del ambiente etc.). El hábito puede ser una considerable ayuda en la identificación de los minerales, dado que algunos minerales se presentan siempre o frecuentemente con un hábito determinado, con formas características que facilitan su identificación. (Ejemplos: biotita y moscovita poseen una exfoliación perfecta en una dirección, lo que resulta en el típico hábito micáceo (hojoso): el mineral se puede partir en láminas muy delgadas. La turmalina muchas veces demuestra un hábito radial-acicular, lo que resulta en un agregado parecido a una estrella). En función de características generales del hábito (por ejemplo, cristales aislados o agregados de varios cristales), se utiliza una serie de términos para caracterizar los diferentes hábitos de los cristales:

Cristales alargados:

• Acicular - cristales delgados como agujas
• Capilar - cristales como cabello
• Divergente / radial / estrellado - grupos de cristales radiales
• Acicular-radial: grupo radial de cristales delgados
• Columnar - individuos de columnas gruesas
• Fibroso - agregado de fibras delgada de cristales (paralelos o radiales)

Cristales laminares:

• Hojoso - cristal alargado y aplastado o agregado de muchas hojas
• Micaceo / exfoliable - un cristal se separa fácilmente en placas o hojas
• Laminar / tabular - individuos planos superpuestos y adheridos como placas

Cristales redondeados:

• Globular - grupos esfericos
• Botrioidal - como racimos de uvas
• Reniforme / mamilar - masas redondas
• Coloforme - término que incluye los anteriores

Otros:

• Dendrítico - ramas divergentes parecidas a plantas
• Reticulado - agrupación de cristales delgados en redes
• Concéntrico - capas superpuestas alrededor de un centro común
• Bandas - bandas estrechas de diferente color o textura
• Geoda / drusa - cavidad recubierta por minerales
• Amigdaloide - una roca contiene nódulos en forma de almendra
• Arborescente - mineral que se parece un árbol
• Granular / isometrico - granos grandes o pequeños
• Masivo / macizo (sin hábito específico)- mineral compacto de forma irregular
• Terroso - como polvo, tierra (sin hábito específico)
• Costra - el mineral se presenta como una costra (parece pintura) (sin hábito específico)

Ejemplos:

Hábito radial, Epidota. Tamaño muestra aprox. 8 cm	Hábito radial, Epidota. Tamaño muestra aprox. 10 cm
Hábito fibroso (asbestoso), Antigorita. Tamaño muestra aprox. 4 cm	Hábito micáceo, Moscovita. Tamaño muestra aprox. 12 cm
Hábito botrioidal, Crisocola. Ancho muestra aprox. 4 cm	Hábito botrioidal, Aragonito. Ancho muestra aprox.6 cm
Hábito botrioidal, Arsénico nativo. Ancho muestra aprox. 3 cm	Hábito concéntrico, Malaquita (con crisocola). Ancho muestra aprox. 8 cm
Hábito coloforme, Aragonito. Ancho muestra aprox.10 cm	Agregado granular, Pirita.
Hábito bandeado. Rodocrosita	Hábito bandeado. Aragonita
Hábito dendrítico, Pirolusita. Ancho muestra aprox. 12 cm	Hábito arborescente, Cobre nativo.
Hábito macizo, Jaspe. Tamaño muestra aprox. 8 cm	Hábito macizo / costra, Calcantita. Tamaño muestra aprox. 5 cm

A2 ) Peso específico

Algunos minerales son notablemente más pesados que otros. En terreno sirve esta información para diferenciar por ejemplo la baritina de calcita o yeso.

Para determinar el peso específico de un mineral en laboratorio, se usa el siguiente método, basado en el hecho que todo cuerpo sumergido total o parcialmente en un fluido, experimenta una fuerza ascensional igual al peso del volumen de fluido desplazado (principio de Arquimedes): mediante una balanza simple (no de alta precisión), se determina dos veces el peso de la muestra de un mineral:

- una vez pesando la muestra al aire

- una segunda vez pesando la misma muestra sumergido bajo agua

Sumergido en agua se obtendrá un peso inferior al del objeto pesado en el aire. La diferencia entre los dos pesos es equivalente a la fuerza ascensional del fluido. El peso específico expresado en [g/cm₃] se determina mediante un cálculo simple:

Ejemplo:

Se quiere determinar el peso específico de una muestra que probablemente es del mineral Cuarzo. Si fuera así, el peso específico debe ser de 2,65 g/cm3.

Se pesa primera la muestra al aire, midiendo 125,5 g. Después se pesa la muestra sumergida, midiendo 78,2 g. La diferencia de peso es equivalente al volumen de la muestra: Diferencia: 47,3 g --> Volumen: 47,3 cm₃ .

Se calcula: 125,5 / (125,5 - 78,2) = 2,653 g/cm₃

Este peso determinado coincide con el peso del mineral Cuarzo.

B Características que dependen de la cohesión y elasticidad

B1) Fractura

Minerales que al recibir un golpe se rompen con superficies irregulares poseen fractura. Habitualmente se caracteriza la fractura de la siguiente manera: concoidal (con superficies suaves y onduladas como el vidrio) lisa fibrosa (o astilosa) ganchuda irregular terrosa escamosa

B2) Exfoliación (=clivaje, partición)

Minerales que al recibir un golpe o por penetración de un objeto punzante se rompen o se separan en poliedros (fragmentos con superficies planas). La exfoliación se clasifica mediante la siguiente terminología:

• Muy perfecto
• Perfecto
• Bueno
• Claro
• No claro / Imperfecto
• Muy imperfecto

En otras palabras, un mineral de exfoliación muy imperfecta no posee exfoliación sino fractura.

B3) Dureza

La Dureza es una propiedad muy importante para identificar minerales y esta basada en lo siguiente: La dureza se define como la resistencia a ser rayada. Entre los minerales hay diferencias de la dureza. Un mineral duro puede rayar un mineral menos duro, pero el mineral menos duro no puede rayar el más duro. Se define 10 minerales guía / minerales patrón que corresponden a los diez grados de dureza de la escala de MOHS (el grado 1 corresponde al mineral más blando, el 10 al más duro).

Dureza 1 y 2 = blando 3 - 6 = mediano > 6 = duro

B4) Tenacidad

La tenacidad es la resistencia que oponen los minerales a ser molidos, doblados, cortados etc. Se diferencia los siguientes términos:

• Frágil: el mineral no se puede deformar, simplemente se rompe. Al ser rayado (prueba para determinar la dureza) se produce polvo o fragmentos pequeños. Importante: "fragilidad" y "dureza" son conceptos diferentes. Calcita es un mineral blando y Cuarzo un mineral duro, pero ambos son frágiles (se rompen en fragmentos al ser golpeados).
• Séctil: el mineral se puede cortar con cuchillo o se observa una huella al ser rayado sin producir polvo o fragmentos.
• Dúctil: se puede estirar el mineral formando alambres o hilos (no necesariamente significa que el mineral es blando, dado que la ductilidad se puede presentar una vez que se somete el mineral a fuerzas considerables).
• Maleable: se puede moldear el mineral o producir planchas mediante golpes de martillo
• Flexible: se puede deformar (doblar) el mineral sin que se quiebre
• Elástico: después de ser doblado, el mineral vuelve a su forma inicial cuando la fuerza sede

C Características que dependen de la luz

C1) Diafanidad / Transparencia

Los minerales poseen diferentes capacidades de transmitir la luz y pueden ser:

• Transparente
• Semitransparente
• Transluciente
• Transluciente en bordes
• Opaco

Según variedad del mineral o presencia de impurezas se puede observar diferente transparencia en ejemplos de la misma especie mineral.

C2) Brillo (o lustre)

El brillo de un mineral se caracteriza comúnmente con estos términos:

• Metálico: como en los metales nativos, además frecuente en muchos sulfuros, sulfosales y óxidos
• Sub-metalico
• No-metálico

Dentro de los brillos no-metálicos se diferencia:

• Vítreo Adamantino (diamantino)
• Resinoso
• Graso
• Nacarado (aperlado)
• Sedoso
• Mate (no demuestra brillo)

Ejemplos:

C3) Color

Algunos minerales siempre se presentan con el mismo color, otros pueden tener colores muy variados. En algunos casos, el color es tan característico que el mineral se identifica básicamente por su color, en otros casos el color que presenta una muestra no es una gran ayuda para identificarla. A veces el grado de deterioro (por meteorización) del mineral altera el color, lo que dificulta la identificación.

Minerales idiocromáticos: Algunos minerales siempre demuestran un color característico, es decir, no se contaminan con otros elementos químicos cromóforos.

Minerales alocromáticos: Otros minerales pueden presentarse en colores a veces muy diferentes porque se contaminan fácilmente con otros elementos químicos.

Ejemplos:

C4) Color de raya

Al moler un mineral o al rayar una placa de loza con una punta del mineral, muchos minerales (especialmente minerales de mena) dejan una huella de un color característico y muchas veces muy diferente al color del mineral. Los colores de raya pueden ser: blanco / sin color; gris y negro; verde; rojo y naranja; amarillo y café; azul, todos estos colores con diferentes tonalidades entre pálido y fuerte.

Como regla general se puede decir que los minerales de color y brillo metálico presentan un color de raya igual o más oscuro que el color que presenta el mineral, mientras los minerales de color y brillo no-metálico presentan un color de raya menos intenso que el color que presenta el mineral.

Ejemplos:

C5) Luminiscencia

Como luminiscencia se entiende cualquier emisión de luz que no sea por el resultado directo de incandescencia. Ejemplos:

• Triboluminiscencia (al ser rayado, molido y frotado)
• Termoluminiscencia (al ser calentado a temperaturas entre 50 y 100 ºC
• Fluorescencia y Fosforecencia (al someter el mineral a luz ultravioleta o rayos X)

D Características que dependen del calor

D1) Fusibilidad

Es la temperatura de fusión del mineral

D2) Conductividad Calorica

Algunos minerales son buenos conductores térmicos y otros no. En algunos casos se puede observar una conductividad calórica diferente según dirección (anisotropía)

E Características que dependen de la Electricidad y Magnetismo

E1) Conductividad Eléctrica

Minerales con enlaces metálicos son buenos conductores eléctricos (metales nativos y sulfuros) Minerales con otro tipo de enlaces son malos conductores. Algunos minerales se hacen conductores por:

• Aumento de temperatura = Piroeléctricos
• Aumento de presión = Piezoeléctrico
• Frotación = Electricidad estática

Igual que la conductividad calorica, depende de la dirección de los ejes cristalográficos (anisotropía)

E2) Magnetismo

Algunos minerales son atraídos por un imán (en muy pocas ocasiones se puede encontrar imanes naturales de magnetita). Ejemplos: Magnetita Fe3O4, Pirrotina FeS, Maghemita Fe2O3 (variedad magnética de la hematita)

F) Características que dependen de la acción de los sentidos (Sabor, Olor, Tacto)

Algunos minerales (especialmente minerales muy blandos como grafito y molibdenita) se sienten suave o grasoso al tacto. Algunos minerales fácilmente solubles (varios sulfatos y haluros, por ejemplo) pueden tener sabores característicos (salado, amargo, picante, alcalino, metálico, acido etc).

Otro ejemplo es la crisocola: se caracteriza porque "se pega la lengua".