cristalo graf i a

30
TEMA 4 TEMA 4 CRISTALIZACIÓN Y CRISTALIZACIÓN Y AMBIENTES AMBIENTES PETROGENÉTICOS PETROGENÉTICOS Eduardo Sanz Mora Dpto. Biología y Geología IES Isabel Martínez Buendía

Upload: ordonezluis

Post on 11-Nov-2015

233 views

Category:

Documents


1 download

DESCRIPTION

quimica

TRANSCRIPT

  • TEMA 4

    CRISTALIZACIN Y AMBIENTES PETROGENTICOSEduardo Sanz Mora Dpto. Biologa y Geologa IES Isabel Martnez Buenda

  • Concepto de mineral y cristalMINERAL.- Toda sustancia slida, de origen natural, homogneos, con estructura cristalina (disposicin ordenada segn un modelo geomtrico regular); su composicin qumica, estructura cristalina y propiedades fsicas son fijas o varan muy poco.

    CRISTAL.- Slido de estructura interna ordenada (independientemente de que externamente no lo aparente)

    Todos los Minerales son cristalinos

    MINERALOIDE.- Tambin llamados slidos amorfos. Sus componentes no se encuentran ordenados siguiendo un patrn de repeticin geomtrica.

  • Formacin de los mineralesCondiciones.- la presin, temperatura y concentracin de los componentes han de ser las adecuadas Casos.-estado desordenadoestado ordenado(slido, lquido, gaseoso)(cristalino)

    estado ordenadoestado ordenado(cristal 1)(cristal 2)

    Proceso de formacin.- La formacin de cristales puede originarse de diferentes maneras, segn las caractersticas del ambiente donde tenga lugar: solidificacin, cristalizacin y recristalizacin.

  • SolidificacinMateriales en estado fundido que sufren un descenso en su temperatura producindose un cambio de estado En muchos casos, este proceso no implica un proceso de cristalizacin, como sucede frecuentemente en las rocas volcnicas (vidrios volcnicos). En las rocas plutnicas, por el contrario, s tiene lugar la formacin de cristales, puesto que, debido al enfriamiento lento, la solidificacin se traduce en mltiples cristalizaciones por precipitacin de diferentes minerales.

  • CristalizacinSe produce la formacin de cristales a partir de la incorporacin de las sustancias que componen un fluido, por saturacin de alguno de los componentes. Precipitacin.- Cuando el fluido es un lquido. La causas son variadas: prdida por evaporacin del fluido, aumentos en la concentracin (aporte de iones) y variaciones de temperatura o presin. Se verifica en todos los ambientes. Sublimacin: Cuando el fluido es un gas se produce la cristalizacin directamente al estado slido. Es el caso de las fumarolas volcnicas por la bajada brusca de la temperatura.

  • RecristalizacinSe forma un nuevo cristal por reorganizacin interna de los componentes de un cristal preexistente. Al variar las condiciones del medio (presin, temperatura o composicin), un cristal puede desestabilizarse y empezar a variar su estructura o su composicin por difusin en estado slido. Son muy frecuentes en el ambiente metamrfico pero se verifican tambin en la meteorizacin y la diagnesis.

  • ESTRUCTURA INTERNA DE LOS MINERALESLa propiedad caracterstica y definidora de la materia cristalina es ser peridica. Quiere esto decir que, a lo largo de cualquier direccin, los elementos que la forman se encuentran repetidos a la misma distancia (traslacin). Este principio es vlido partiendo desde cualquier punto de la estructura. Si tomamos las traslaciones mnimas en un cristal (traslaciones fundamentales) y desarrollamos el paraleleppedo que generan, obtendremos la celda unidad Cada celda unidad viene definida por la magnitud de sus traslaciones (a y b) y de los ngulos que forman entre ellas. Por repeticin de esta celda unidad podemos reconstruir la red cristalina

  • Redes planasEn este caso la red viene definida por dos traslaciones (a y b) y el ngulo que forman entre ellas (a). La celda unidad es un paralelogramo. En el plano solo existen 5 posibles tipos de redes:

  • Redes tridimensionalesEn este caso la celda unidad queda definida por tres traslaciones fundamentales (a, b y c) los ngulos que forman: (entre b y c), (entre a y c), (entre a y b)

  • Redes tridimensionalesDel apilamiento de estas redes se obtienen las redes tridimensionales. Existen 14 tipos diferentes de redes tridimensionales (redes de Bravais) que se agrupan en 7 sistemas cristalinos diferentes. Cada sistema cristalino viene caracterizado por unos determinados valores de las traslaciones y de los ngulos que forman de su celda unidad:

  • CRISTALOGNESISIndependientemente del mecanismo ambiental que ha originado un cristal, su formacin o cristalognesis sigue una serie de etapas denominadas nucleacin y crecimiento. NUCLEACIN.- La formacin de un cristal comienza con la formacin de un ncleo o partcula inicial con las propiedades de un cristal, a partir de la cual ste ya puede crecer. Existen dos modalidades de nucleacin:

    Nucleacin homognea: Cuando la partcula es de la misma composicin y estructura del cristal que se va a formar.

    Nucleacin heterognea: Cuando el ncleo es una sustancia diferente y preexistente que favorece su cristalizacin. Las partculas extraas quedan incluidas dentro del nuevo cristal como impurezas o inclusiones.

  • CRECIMIENTO.- A partir de los ncleos se inicia el crecimiento de los cristales siempre que las condiciones del medio lo permitan (tiempo, estabilidad, etc). El crecimiento real de los cristales se separa de este modelo ideal, producindose lo que se denominan defectos cristalinos.

  • Defectos cristalinosLa cristalizacin nunca es perfecta. Como en cualquier proceso natural se producen imperfecciones en el crecimiento. Son las responsables de variaciones en el color o la forma de los cristales Vacancias: Se producen por la ausencia en la red de un elemento. tomos intersticiales: Inclusin en la red de un tomo fuera de las posiciones reticulares. Con frecuencia este Sustituciones: Entrada en la red de un tomo diferente, pero de similar radio inico que el que la compone. Dislocaciones: Aparicin de nuevas filas de elementos cuando en el plano anterior no existan.

  • Forma de los cristalesComo la tendencia durante el crecimiento es a completar caras, la forma final con la que aparece un cristal (siempre que no tenga limitacin de espacio) se denomina hbito cristalino y es fiel reflejo de su estructura interna. Existen diferentes tipos de hbitos: acicular, laminar, polidrico, prismtico.

  • Forma de los cristalesLa formacin de un nico ncleo y un nico cristal aislado es muy complicada. Por el contrario es frecuente que en el proceso de crecimiento se creen agregados cristalinos, unin de cristales formados a partir de diferentes ncleos. Segn se dispongan los cristales, los agregados reciben el nombre de irregulares, paralelos, radiales, etc. Un tipo especial de agregados son las maclas, consecuencia de la formacin de varios ncleos a partir de los cuales se ha producido el crecimiento. Ninguno de ellos consigue englobar a los dems, continuando todos su propio crecimiento.

  • PROPIEDADES FSICAS DE LOS MINERALESDUREZA: Resistencia a ser rayado. Un mineral posee una dureza mayor que otro, cuando el primero es capaz de rayar al segundo. Se utiliza para medirla la Escala de Mohs

  • PROPIEDADES FSICAS DE LOS MINERALESEXFOLIACIN: al aplicar la fuerza necesaria, se rompe de manera que deje dos superficies planas .YESOMOSCOVITABIOTITA

  • PROPIEDADES FSICAS DE LOS MINERALESDENSIDAD: Relacin entre la masa y el volumen

  • PROPIEDADES FSICAS DE LOS MINERALESTENACIDAD: La resistencia que un mineral opone a ser roto, molido, doblado o desgarrado, en resumen su cohesin. A continuacin se facilitan los trminos que se emplean para describir las diversas clases de tenacidad en los minerales. Frgil: un mineral que fcilmente se rompe o reduce a polvo. Maleable: un mineral puede ser conformado en hojas delgadas por percusin. Sctil: un mineral que puede cortarse en virutas delgadas con un cuchillo. Dctil: un mineral al que se le puede estirar en forma de hilo. Flexible: un mineral que puede ser doblado pero que no recupera su forma original una vez que termina la presin que lo deformaba. Elstico: un mineral que recobraba su forma primitiva al cesar la fuerza que lo ha deformado.

  • PROPIEDADES FSICAS DE LOS MINERALESBRILLO: El aspecto general de la superficie de un mineral cuando se refleja la luz. El brillo de los minerales puede ser de dos tipos, metlico y no metlico. Los trminos que se emplean para describir el brillo de los minerales no metlicos: - Vtreo: que tiene el brillo de vidrio (cuarzo y turmalina). - Resinoso: que tiene el brillo de la resina (blenda y azufre). - Nacarado: que tiene el brillo irisado de la perla. Se observa por lo general en las superficies de los minerales paralelos a los planos de exfoliacin (talco). - Graso: que parece estar cubierto con una delgada capa de aceite. Este brillo resulta de la luz difundida por una superficie microscpicamente rugos (nefelila, algunas especies de blenda y cuarzo masivo). - Sedoso: como la seda. Resultado de la reflexin de la luz sobre un agregado paralelo de fibras finas (yeso fibroso, malaquita y serpentina). - Adamantino: que tiene un reflejo fuerte y brillante como el diamante (cerusita y anglesita). vitreograsoTALCOCUARZOPIRITA

  • PROPIEDADES FSICAS DE LOS MINERALESCOLOR: En algunos minerales el color es una propiedad fundamental directamente relacionada con sus elementos constituyentes principales y es, por consiguiente, constante y caracterstico; en estos minerales, llamados ideocromticos, el color sirve como medio de identificacin importante.PIRITAMALAQUITACINABRIO

  • PROPIEDADES QUMICAS DE LOS MINERALESEn algunos casos es preciso recurrir al anlisis qumico para diferenciar los minerales e identificarlos; segn este punto de vista, los minerales se clasifican en: NO SILICATADOSElementos nativos: Son minerales que se presentan como elementos aislados, sin combinar con otros. Oro, plata, cobre, platino, azufre, carbono (diamante y grafito)Sulfuros: minerales formados por la combinacin del azufre con un elemento metlico. Calcopirita (CuFeS2), mena de cobre Cinabrio (HgS), mena de mercurio Galena (PbS), mena de plomo Pirita (FeS2), para producir cido sulfricoHaluros: combinacin del cloro, flor, bromo o yodo con metales. Halita (NaCI), sal comn utilizada en alimentacin Silvina (KCI), empleado para la preparacin de sales potsicas fertilizantes. Carnalita (KMgCl3 6H2O), empleado para la preparacin de sales potsicas fertilizantes. Fluorita (CaF2), produccin de cido fluorhdrico para fabricar aluminio, y en la industria qumica.

  • PROPIEDADES QUMICAS DE LOS MINERALESNO SILICATADOSxidos e hidrxidos: formados por uno o ms elementos, generalmente metlicos, combinados con el oxgeno o el agua. Cuarzo (O2Si), posee innumerables aplicaciones, desde piedra semipreciosa y ornamental hasta para la industria cermica, elctrica, ptica, de precisin y otras. Magnetita (O4Fe3), mena de hierro. Limonita (FeO.OH nH2O), mena de hierroCarbonatos: Los carbonatos estn formados por el anin carbonato (CO3=) combinado con un metal. Aragonito (CaCO3), las variedades transparentes y las alabastrinas se utilizan como piedras preciosas. Malaquita (Cu2CO3(OH)2), como mena de cobre, y como piedra ornamental. Calcita (CaCO3), los cristales ms puros se utilizan para la fabricacin de lentes de microscopios, el mrmol como piedra de ornamentacin, las calizas litogrficas en estampacin y, en general, para las industrias de la construccin, metalurgia, qumica, de fertilizantes, de barnices y otras. Siderita (FeCO3), mena de hierro.Sulfatos: Yeso (CaSO42H2O), las variedades de alabastro se utilizan como piedras ornamentales, mientras que el resto se emplean en la construccin, como fertilizante y como fundente cermico

  • PROPIEDADES QUMICAS DE LOS MINERALESNesosilicatos: Olivino (SiO4(Mg, Fe)2), se suele utilizar para la extraccin de magnesio o para la fabricacin de refractarios, aunque las variedades transparentes tambin se emplean en joyera. Filosilicatos: Caolinita (Al4(OH)8Si4O10), se utiliza principalmente en la industria de la porcelana y tambin en la de la goma y el papel. Micas (silicatos de aluminio y otros metales. La mica blanca se denomina moscovita y la negra biotita), Talco (Mg3(OH)2Si4O10), se utiliza en las industrias de la goma, papel, textil, en los cosmticos y como colorante.

    SILICATADOSLos minerales incluidos en este grupo estn formados por la combinacin de slice con otros xidos y por su abundancia constituyen el 80 por 100 de la litosfera. Algunos de ellos son:

  • Aplicaciones de los cristalesPaneles fotovoltaicosUn panel fotovoltaico consta de un cristal de slice que, al ser estimulado por un fotn, es capaz de desprender electrones (efecto fotoelctrico) que son recogidos por un material conductor. La fabricacin de paneles fotovoltaicos tiene la necesidad de obtencin de cristales planos, a un bajo coste.

  • Aplicaciones de los cristalesCristales lquidosLos cristales lquidos constan de un fluido compuesto por molculas alargadas que tienen la propiedad de ordenarse como un cristal ante la polarizacin elctrica del medio. Al ordenarse cambian sus propiedades pticas (color, opacidad, etc). Se han utilizado intensamente en las pantallas de pequeos aparatos electrnicos (calculadoras, relojes) y actualmente se estn introduciendo en el mercado de los monitores (pantalla plana).

  • Aplicaciones de los cristalesCristales artificialesLa necesidad de cristales abrasivos en la industria y el alto coste de los naturales (por ejemplo, los diamantes industriales) ha posibilitado la aparicin de artificiales. Estos cristales no alcanzan los resultados de los naturales, pero su menor coste rentabiliza su obtencin y uso. Estas tcnicas tambin se han adentrado en el mundo de la joyera, obtenindose gran variedad de piedras preciosas artificiales con colores escasos en las naturales.

  • Aplicaciones de los cristalesInformticaUn chip consta de distintas capas de materiales crecidos durante el procesode fabricacin: metal, xido y semiconductor cristalino (slice) que, al recibir un impulso elctrico, puede transmitirlo o no a un material conductor. Las tcnicas de cristalizacin han permitido reducirlos a tamaos tan insospechados que la limitacin consiste en conseguir reducir al mismo tamao sus conexiones.

  • AMBIENTES PETROGENTICOSLos minerales son sustancias naturales, de composicin qumica definida dentro de unos lmites y que presentan estado cristalino. Las rocas son agregados naturales de uno o ms minerales. Los ambientes petrogenticos (ambientes que dan lugar a la formacin de rocas) se clasifican en tres grandes grupos: Ambiente Magmtico: determinado por la existencia de material fundido (magma) en el interior de la tierra. La aparicin de minerales y de las rocas que forman, viene dada por un proceso de solidificacin del magma al llegar a zonas de menor temperatura, originando las rocas magmticas Ambiente Metamrfico: determinado por el cambio de condiciones (presin temperatura o composicin ) en el que tuvo lugar la gnesis de una roca preexsistente. Este cambio de condiciones favorece la recristalizacin de minerales, o la neoformacin (cristalizacin de otros nuevos), en un proceso denominado metamorfismo. As, a partir de una roca original obtenemos una roca metamrfica. En casos extremos se puede producir la fusin o anatexia de las rocas originndose un magma. Ambiente Sedimentario: La actuacin de los agentes geolgicos externos tiene como consecuencia la aparicin de gran cantidad de sedimentos, ya sea por deposicin (rocas detrticas por ejemplo) o por precipitacin de sales disueltas en el agua. Tambin intervienen los seres vivos, bien como organismos capaces de precipitar sales en sus estructuras y que pueden acumularse tras su muerte (arrecifes de coral, slex, fosfatos, etc.), o bien por acumulacin de sus restos orgnicos. Los sedimentos, con el enterramiento, sufren un proceso de diagnesis que culmina con la formacin de las rocas sedimentarias.

  • CICLO DE LAS ROCAS