¿Cuáles son las principales propiedades físicas de los minerales?

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Descripción general

Durante mucho tiempo, la gente ha identificado los minerales en función de sus propiedades físicas, como el color, el brillo, la dureza, solubilidad, gravedad específica, magnetismo, etc., estos son signos importantes para identificar minerales a simple vista.

Como sólido cristalino, las propiedades físicas de un mineral dependen de su composición química y estructura cristalina, que reflejan las características generales de los cristales: uniformidad, simetría y anisotropía.

Forma

Hay muchos tipos de minerales. En cuanto a cuerpos individuales, varían en tamaño. Algunos se pueden ver a simple vista o con una lupa común (criptocristales). , y algunos requieren ayuda sólo con un microscopio o un microscopio electrónico pueden identificarse (algunos cristales están intactos y en forma de poliedros geométricos regulares, otros son partículas irregulares existentes en las rocas o el suelo); Las formas de monómero mineral se pueden dividir en tres tipos: alargamiento de tres vías (como granular), extensión de dos vías (como placa, escama) y extensión unidireccional (como columnar, en forma de aguja, fibrosa). La forma del cristal está restringida por una serie de leyes cristalográficas geométricas.

Los elementos minerales a veces pueden producir patrones de crecimiento continuos. Los mismos cristales minerales pueden crecer paralelos entre sí, o pueden formar cristales gemelos según ciertas reglas de simetría. Cristales del mismo tipo que no siguen patrones de crecimiento regulares. Se llaman vida flotante o vida entremezclada.

Los agregados minerales pueden ser cristales o criptocristales. Los agregados criptocristalinos o coloidales suelen tener varias formas especiales, como nódulos (como los nódulos de apatita), en forma de frijol u oolíticos (como la hematita oolítica), dendríticos (como el cobre natural dendrítico), glandulares cristalinos (como el ágata), terrosos. (como caolinita), etc.

Minerales (20)

Color

Los minerales vienen en muchos colores. Las causas del color son: una es la absorción selectiva de luz de diferentes colores provocada por el proceso de transición electrónica interna cuando la luz blanca pasa a través de minerales; la otra se debe a procesos físicos ópticos; La causa más importante de la migración de electrones dentro de los minerales es la presencia de iones de pigmento, como el color rojo de la hematita Fe3+ y el color verde del granate de vanadio V3+. Son los defectos de la red los que forman los "centros de color", como el color púrpura de la fluorita. En mineralogía, los colores generalmente se dividen en tres categorías: el color propio es el color inherente de los minerales; otros colores son colores causados ​​por mezclas; los colores falsos son colores causados ​​por ciertos procesos físicos y ópticos. Por ejemplo, la superficie fresca del mineral de cobre es de color rojo bronce y, después de la oxidación, se vuelve azul violeta debido a la interferencia de la luz en la película de óxido de la superficie. El interior del mineral contiene microinclusiones direccionales, que pueden cambiar de color cuando el mineral gira. Los minerales transparentes o las grietas a veces pueden causar interferencias de luz y provocar un halo similar a un arco iris. Restos de polvo que quedan cuando se raspan minerales sobre un plato de porcelana blanca sin esmaltar. El color de franja elimina colores falsos, atenúa otros colores y se utiliza a menudo para la identificación de minerales.

Brillo y transparencia

Capacidad de una superficie mineral para reflejar la luz visible. Según el grado de suavidad de la superficie, el reflejo de fuerte a débil se divide en brillo metálico (como el reflejo de una superficie metálica cromada, como la galena), brillo semimetálico (como el reflejo de una superficie metálica en general, como la magnetita), y el brillo del diamante (como el reflejo de un diamante. Hay cuatro niveles de reflexión, como el diamante) y el brillo del vidrio (como el reflejo de una placa de vidrio, como el cuarzo). Las vetas minerales con brillo metálico y semimetálico son generalmente más oscuras, mientras que las vetas minerales con brillo de diamante o vidrio son más brillantes o blanquecinas. Además, si la superficie reflectante del mineral no es lisa o tiene agregados, también aparecerán tipos de brillo especiales como brillo de grasa, brillo de resina, brillo ceroso, brillo terroso, brillo de seda y brillo perlado.

Hasta qué punto la luz visible atraviesa los minerales. Hay muchos factores externos que afectan la transparencia de los minerales (como el espesor, las inclusiones, si la superficie es lisa, etc.). Por lo general, bajo la condición de rodajas finas con un espesor de 0,03 mm, los minerales se pueden dividir en minerales transparentes (como el cuarzo), minerales translúcidos (como el cinabrio) y minerales opacos (como la magnetita) según su transparencia. Muchos minerales que parecen opacos en muestras de mano son en realidad minerales transparentes, como el piroxeno común. Generalmente, los minerales con brillo de vidrio son minerales transparentes, minerales opacos con brillo metálico o semimetálico y minerales transparentes o translúcidos con brillo de diamante.

Fracturas y grietas

Varias fracturas que ocurren en cualquier dirección de los minerales bajo la acción de una fuerza externa, como golpes, se denominan fracturas. Según la forma, la fractura incluye principalmente en forma de concha, dentada, dentada, plana, etc. Bajo la acción de una fuerza externa, la propiedad intrínseca de los cristales minerales que se rompen a lo largo de ciertos planos cristalinos se llama escisión.

El plano de escisión es paralelo a la dirección de la fuerza de enlace más fuerte en la estructura cristalina. Generalmente es donde se produce la red superficial de átomos más densamente dispuesta y obedece a la simetría del cristal. Los planos de escisión se pueden representar mediante símbolos simples (ver cristales). Por ejemplo, la galena tiene una escisión cúbica {100} y la hornblenda ordinaria tiene una escisión columnar {110}. Las superficies de las grietas se pueden representar mediante símbolos simples (ver cristales). Según la dificultad de la escisión y la integridad de la superficie de escisión, la escisión se puede dividir en escisión muy completa (como la mica), escisión completa (como la calcita), escisión intermedia (como el piroxeno ordinario) y escisión incompleta. (como la apatita) y una escisión extremadamente incompleta (como el cuarzo). La escisión, también conocida como grieta, es la característica no intrínseca de los cristales minerales que se rompen a lo largo de un determinado plano cristalino bajo la acción de una fuerza externa. Se parece mucho a una fisura, pero tiene diferentes causas. Las grietas suelen ser causadas por la influencia de capas intermedias que contienen impurezas o cristales gemelos, y no son factores inevitables para minerales específicos.

Dureza y gravedad específica

La resistencia mecánica de un mineral para resistir fuerzas externas (como rayones, hendiduras, esmerilado). La más utilizada en mineralogía es la escala de dureza de Mohs, que se determina comparando minerales entre sí con una escala de dureza estándar. Diez minerales con dureza estándar componen la escala de dureza de Mohs del 1 al 10, son talco, yeso, calcita, fluorita, apatita, ortoclasa, cuarzo, topacio, corindón y diamante. El décimo nivel solo representa la dureza relativa. Para simplificar, también puede usar uñas (2-2,5), pequeños cuchillos de acero (6-7) y vidrio de ventana (5,5-6) como estándares auxiliares para determinar aproximadamente el Mohs. Dureza de los minerales. Otro tipo de dureza es la dureza Vickers, o dureza por indentación, medida con un microdurómetro en kg/mm2. La relación aproximada entre la dureza de Mohs H m y la dureza Vickers H v es (kg/mm2). La dureza de los minerales está estrechamente relacionada con el tipo de enlace químico, el espaciado atómico, los grupos de valencia y la coordinación atómica en la estructura cristalina.

Mineral se refiere a la relación entre el peso de un mineral puro y homogéneo en el aire y el peso del mismo volumen de agua a 4 grados centígrados. La gravedad específica de un mineral depende del peso atómico de los elementos que lo constituyen y de la rigidez de la estructura cristalina. Aunque la gravedad específica de los diferentes minerales varía ampliamente, desde el ámbar que tiene una gravedad específica de menos de 1 hasta el iridio natural que tiene una gravedad específica de hasta 22,7, la mayoría de los minerales tienen una gravedad específica en el rango medio (2,5 a 4). Se puede medir la gravedad específica de un mineral o se puede calcular un valor teórico en función de la composición química y el volumen de la celda.

La densidad (D) de un mineral es el peso por unidad de volumen del mineral, medido en gramos por centímetro cúbico (g/cm3). La gravedad específica de un mineral es numéricamente igual a la densidad del mineral.

La gravedad específica de los minerales varía ampliamente, desde menos de 1 (como el ámbar) hasta 23 (como el mineral de las uñas hambrientas). Los minerales de elementos metálicos naturales tienen la mayor proporción, mientras que los minerales de sal tienen una proporción menor.

La gravedad específica del mineral se puede dividir en tres grados:

El grado ligero tiene una gravedad específica inferior a 2,5. Como grafito (2,5), azufre natural (2,05-2,08), sal (2,1-2,5), yeso (2,3), etc.

La gravedad específica intermedia está entre 2,5 y 4, y la mayoría de los minerales entran en esta categoría. Por ejemplo, cuarzo (2,65), plagioclasa (2,61-2,76), diamante (3,5), etc.

La gravedad específica de grado pesado es superior a 4, como barita (4,3-4,7), magnetita (4,6-5,2), scheelita (5,8-6,2), galena (7,4-7,6), oro natural (14,6). -18,3), etc.

La gravedad específica de un mineral está determinada por su composición química y estructura interna, y está relacionada principalmente con el peso atómico, el radio atómico y el radio iónico de los elementos que lo constituyen, así como con el método de apilamiento. Además, las condiciones bajo las cuales se forman los minerales (temperatura y presión) también juegan un papel importante en los cambios en la gravedad específica de los minerales.

Cabe destacar que el peso específico de un mismo mineral variará debido a cambios en la composición química, sustitución de mezclas homogéneas, existencia de mezclas e inclusiones mecánicas, adsorción de aire en cuevas y fisuras, etc. . Influencia. Por lo tanto, al determinar la gravedad específica de los minerales, asegúrese de elegir minerales puros y no degradados.

Cuatro propiedades, magnetismo y luminiscencia

Algunos minerales (como la mica) pueden doblarse y deformarse bajo la acción de una fuerza externa, y pueden volver a su forma original después de que la fuerza externa cesa. eliminado, mostrando elasticidad, mientras que otros minerales (como la clorita) pueden doblarse y deformarse bajo la acción de una fuerza externa, y no volverán a su forma original después de que se elimine la fuerza externa, mostrando flexibilidad; La mayoría de los minerales son compuestos iónicos, que se rompen fácilmente por fuerzas externas y presentan fragilidad.

Algunos minerales están unidos con enlaces metálicos (como el oro natural) y son dúctiles (estirados) y planos (golpeados en una sola pieza).

Según los diferentes momentos magnéticos de los átomos o iones contenidos en los minerales y sus relaciones de orientación mutua, también son diferentes sus propiedades de magnetización por campos magnéticos externos, que se pueden dividir en diamagnéticos (como la sal gema) y paramagnéticos (como la biotita), antiferromagnéticos (como la hematita), ferromagnéticos (como el hierro natural) y ferromagnéticos (como la magnetita). Dado que el momento magnético atómico es causado por electrones desapareados, solo los átomos e iones que contienen capas electrónicas saturadas son minerales diamagnéticos, y todos los minerales con propiedades ferromagnéticas o ferromagnéticas, antiferromagnéticas y paramagnéticas contienen minerales elementales de transición. Sin embargo, si contiene un elemento de transición cuyos iones no tienen electrones desapareados (como la arsenopirita), el mineral sigue siendo diamagnético. Los minerales ferromagnéticos y ferromagnéticos pueden ser atraídos por imanes permanentes; los minerales ferromagnéticos y paramagnéticos sólo pueden ser atraídos por electroimanes. El magnetismo de los minerales se utiliza a menudo en la prospección y el beneficio.

Algunos minerales pueden emitir luz visible cuando son excitados por energía externa. El calor, la fricción y la exposición a los rayos catódicos, los rayos ultravioleta y los rayos X son factores que hacen que los minerales brillen. Una vez que se detiene la excitación, la luz que se detiene se llama fluorescencia; la luz que puede continuar durante un período de tiempo después de que se detiene la excitación se llama luz. La luminiscencia mineral se puede utilizar para la identificación de minerales, la búsqueda de minerales y el procesamiento de minerales.