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Tema 3 – La materia mineral y la materia cristalina propiedades y métodos de estudio

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1.- INTRODUCCIÓN

Los minerales son compuestos naturales que poseen la distribución interna ordenada característica del estado sólido, con una composición química homogénea, definida dentro de ciertos límites, que poseen unas características físicas características y que, generalmente, se presentan bajo formas geométricas regulares o cristales.

Un cristal es un cuerpo tridimensional limitado por caras que guardan entre sí relaciones de simetría, reflejando una estructura interna ordenada. Cuando no se dan las condicionees adecuadas, los minerales adoptan una estructura interna con una distribución aleatoria, dando un material amorfo denominado vidrio.

Estas condiciones de cristalización son:

– Tiempo necesario para que cada partícula pueda alcanzar su posición.

– Espacio para que la estructura tridimensional pueda constituirse.

– Reposo para que la energía cimética de las partículas no impida su disposición en la estructura cirstalina.

2. LA MATERIA MINERAL

2.1. Génesis mineral

Los minerales pueden originarse por procesos internos y externos. Podemos considerar su génesis en función de las rocas acompañantes, dividiéndolos en:

– Singenéticos: son los que se forman al mismo tiempo que las rocas acompañantes.

– Epigenéticos: son aquellos que se han formado después que las rocas acompañantes.

A su vez podemos clasificarlos en minerales endogenéticos, resultado de los procesos mineralogenéticos internos, y exogenéticos, originados por procesos mineralogenéticos externos. Los endogenéticos son ígneos y metamórficos; los exogenéticos son típicamente sedimentarios, detríticos o químico-orgánicos.

· Minerales ígneos: se generan por procesos ígneos, en las fases ortomagmática, neumatolítica e hidrotermal (ver Tema 4):

– Silicatos: constituyentes fundamentales de la corteza terrestre.

– Depósitos endogenéticos: en los que se acumulan minerales, muchas veces de interés económico como turmalina, topacio, magnetita, calcopirita, galena, blenda, calcedonia o siderita.

· Minerales metamórficos: en los diversos tipos de metamorfismo (regional, de contacto, etc. ver Tema 5) se generan minerales endógenos, algunos de ellos con interés económico como mena de materiales metálicos y no metálicos:

– No metálicos: asbesto, talco, grafito, granate, topacio.

– Metálicos: blenda, siderita, cinabrio.

· Minerales exogenéticos: pueden originarse por diversas vías, principalmente sedimentarias.

– Productos detríticos: por depósito de restos de otros minerales, en zonas denominadas placeres. Ejemplos son el oro, la plata y la magnetita.

– Productos residuales de meteorización y secundarios de alteración: sometidas las rocas superficiales a estos procesos, sus componentes se alteran con facilidad, mientras otros quedan como residuales. Ejemplos son el oligisto, limonita y bauxita.

– Productos químico-orgánicos: debidos a la acción química del medio y los seres vivos, destacando los fosfatos, carbonatos, los yacimientos salinos y los combustibles fósiles (carbón, gas natural y petróleo).

2.2. Estabilidad mineral

Los minerales son estables en condiciones particulares de presión, temperatura y quimismo. Esta estabilidad viene determinada intrínsecamente por el balance electrostático de su estructura cristalina y las relaciones espaciales de sus constituyentes.

Al variar las condiciones de estabilidad, los minerales transforman sus edificios cristalinos, reorganizándose estructuralmente o por la adición de nuevos elementos. Esta sustitución iónica viene regida por una serie de normas:

– Para que dos iones puedan sustituirse en un cristal, sus radios iónicos no deben diferir más de un 15%.

– Cuando dos iones tienen la misma carga eléctrica, pero sus radios son diferentes, se incorporará preferentemente el de radio iónico menor.

– Si tienen el mismo radio y distinta carga eléctrica, se incorpora con preferencia el de carga mayor.

En función de las variables de presión, temperatura y medio químico, podemos establecer las condiciones de equilibrio de los minerales, definiendo sus campos de estabilidad.

3.- LA MATERIA CRISTALINA

3.1. La estructura cristalina

Los minerales poseen una distribución ordenada interna, adquiriendo en formas geométricas o cristales. Un cristal está constituido por gran número de unidades distribuidas en una serie de repetición tridimensional, siendo las unidades constituyentes átomos, iones o agrupaciones de ellos, dispuestos en una estructura de mínimas dimensiones denominada celdilla unidad. La estructura cristalina es el ordenamiento o posición relativa de los átomos o moléculas que constituyen una sustancia.

Un cristal está definido por los ángulos diedros de sus caras, no por su forma externa. En consecuencia, un mismo cristal puede presentarse bajo varias formas más o menos alargadas, pero conservando siempre el valor de sus ángulos diedros. Es un principio fundamental cristalográfico llamado ley de la constancia de los diedros o ley de Steno.

3.2. Redes y tipos de redes

Este ordenamiento interno configura las redes atómicas o cristalinas. La red cristalina viene definida por las tres direcciones de orientación y las distancias según las cuales el motivo se repite.

Los puntos de la red o nudos representan el centro de un motivo de repetición (átomo, ión o molécula). Las líneas entre ellos representan la distancia entre los centros de los átomos (la suma de sus radios iónicos). Una serie de nudos alineados constituyen una fila reticular, cuya distancia entre nudos es constante y se denomina periodo de translación. Un plano reticular es el definido por dos filas reticulares. Al introducir la tercera dimensión obtenemos las redes espaciales.

Así, las redes cristalinas son de 2 tipos: planas y espaciales

– Las redes planas son consideradas en un plano, en dos direcciones y las hay de 5 tipos

– Las redes espaciales son tridimensionales, y vienen caracterizadas por 6 parámetros o constantes cristalográficas. Son 3 periodos de translación (a,b y c) y los ángulos que forman entre ellos (α entre c-b, β entre a-c, γ entre a-b).

Así, una red espacial está formada por 3 redes planas definidas tridimensionalmente, que constituyen la celdilla elemental. Existen 14 tipos distintos de celdas elementales con las que es posible reconstruir por translación la distribución espacial completa de un retículo cristalino, llamadas redes de Bravais.

Siete de estas redes son primitivas (P), y en ellas el motivo de repetición se sitúa en los vértices. En las otras, el motivo de repetición se sitúa además centrado en las caras (C), en el interior (I) o en todas las caras (F).

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Redes de Bravais rómbicas

           
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Redes de Bravais monoclínicas

Red de Bravais romboédrica

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3.3. El motivo de repetición

El átomo es la unidad esencial del edificio cristalino, constituido por un núcleo cargado positivamente y una capa de electrones que lo rodean. Tienden a perder o ganar electrones, convirtiéndose en iones. Se llaman cationes al perder electrones, quedando cargados positivamente, y aniones al ganarlos, cargándose negativamente. Los iones se unen entre sí dando moléculas.

Los átomos se unen entre sí, por medio de enlaces iónicos, covalentes, metálicos o de Van der Waals. Del tipo de enlace predominante en una sustancia van a depender en gran medida sus propiedades.

· El enlace iónico se da entre iones con electronegatividad muy diferente (ej: metal y no metal). Es un enlace fuerte, de atracción electrostática, en el que hay transferencia de electrones. Al número de iones de signo contrario que rodean a otro se le llama número de coordinación. Es común en compuestos inorgánicos. En agua, tienden a volver a ionizarse, disolviéndose.

· El enlace covalente homopolar se da cuando se comparten electrones, dando la estructura más estable posible. Es típico de compuestos inorgánicos, que pueden tener una dureza muy elevada, como en el caso del diamante.

· El enlace metálico se caracterizan por que los electrones no están sujetos a un par de átomos, sino que se mueven libremente entre los iones positivos. Así, son buenos conductores del calor y electricidad. Lo presentan los elementos nativos.

· El enlace de Van der Waals es el más débil, originado por la atracción electrostática entre átomos o moléculas sin capacidad de combinación química, originada por la formación de dipolos. Es el caso de las capas del grafito, unidas entre sí por fuerzas de Van der Waals, con fuertes enlaces covalentes dentro de las capas, lo que facilita su exfoliación.

El tamaño de los iones va a ser fundamental para su integración en la estructura cristalina. La forma geométrica resultante de la distribución espacial de los iones que forman el número de coordinación se denomina poliedro de coordenación. Va a depender de los tamaños relativos de los iones entre sí, considerándolos esferas perfectas tangentes.

Relación mínima Geometría del empaquetamiento

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 entre radios

<0.155 lineal

0.155 3 aniones en los

vértices de un triángulo.

0.225 4 aniones en los

vértices de un tetraedro

0.414 6 aniones en los

vértices de un octaedro

0.732 8 aniones en los

vértices de un cubo

1.0 12 aniones en los

puntos medios de las

aristas de un cubo

3.4. Redes quimicoestructurales

Teniendo en cuenta los distintos tipos de redes espaciales, los tipos de enlace y los poliedros de coordinación, los átomos e iones se posicionan de diversas formas para formar minerales:

· Una sola clase de átomos:

– Tipo Cu. Red cúbica centrada en las caras.

– Tipo grafito. Los átomos de C de las capas hexagonales están unidos por fuertes enlaces covalentes, mientras las distintas capas lo hacen por fuerzas de Van der Waals débiles.

· Dos clases de átomos diferentes:

– Tipo Halita. El Ca forma una red cúbica centrada en las caras y el Na otra.

– Tipo Fluorita. El Ca forma una red cúbica centrada en las caras y el F cubos simples contenidos en los de Ca.

– Tipo Corindón. El Al se situa entre dos capas hexagonales de O, de forma que cada átomo de Al queda rodeado por 6 de O en coordinación octaédrica.

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Halita                 Fluorita           Corindón

· Con 3 o más clases de átomos: carbonatos y silicatos. Como ejemplos vemos los

· carbonatos y los silicatos.

Dentro de los carbonatos hay 2 tipos de estructuras, tipo calcita y tipo aragonito.

– Tipo calcita. En una celdilla unidad romboédrica, cada C está rodeado de 3 O, ocupando los aniones CO3 los puntos medios de las aristas del romboedro, y el Ca los vértices y centro de las caras.

– Tipo aragonito. Empaquetamiento hexagonal compacto del Ca, con aniones CO3 ocupando posiciones octaédricas.

 
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– Silicatos. Su estructura está basada en el tetraedro, cuyos vértices son ocupados por O y el centro por Si. Los iones se unen por enlace iónico, y los distintos tetraedros por enlace covalente. Los distintos tipos de silicatos se deben a la distinta manera de organizarse los tetraedros.

+ Nesosilicatos (SiO4)4-: tetraedros aislados, o unidos por medio de cationes.

+ Sorosilicatos (Si2O7)6-: los tetraedros se unen por parejas, compartiendo un O.

+ Ciclosilicatos: se unen compartiendo un O, dando anillos de 3, 4 o 6 tetraedros (Si3O9)6-, (Si4O12)8-, (Si6O18)12-.

+ Inosilicatos: los tetraedros forman cadenas, simples en los piroxenos (SiO3)2-, compartiendo 2 O, o dobles en los anfíboles (Si4O11)6-, compartiendo alternativamente 2 y 3 O. Las cadenas se unen entre sí por cationes.

+ Filosilicatos (Si4O10)4-: cada tetraedro comparte 3 O, formando capas, que se unen entre sí por su O libre.

+ Tectosilicatos SiO4: Se comparten todos los oxígenos, formando un complicado armazón tridimensional. Es muy importante la sustitución de Si4+ por Al3+, de radios parecidos, que permite la entrada de cationes como Na, Ca, K…

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3.5. Defectos cristalinos

Suponemos cristales teóricos perfectos, tanto en estructura como en composición, pero los cristales reales, los que se dan en la naturaleza, no lo son. Durante el crecimiento del cristal es muy fácil que varíen algo las condiciones de presión y temperatura, así como que se den sustituciones de unos iones por otros, o que el cristal se vea sometido a algún esfuerzo direccional.

Todo esto puede causar imperfecciones o defectos, que también van a tener importancia respecto a algunas propiedades del cristal.

Los clasificamos en dos tipos, puntuales y lineales.

– Los puntuales pueden deberse a huecos no ocupados en la estructura cristalina, a la sustitución iónica, o a la entrada de átomos en huecos intersticiales.

– Los lineales son la dislocación de la estructura cristalina, pudiendo ser lineales o helicoidales según su forma. Las primeras suelen aparecer por deslizamiento de la estructura cristalina, mientras las segundas suelen durante el crecimiento del cristal.

3.6. Propiedades de la materia cristalina

Vamos a definir el concepto de cristal por sus propiedades fundamentales, como todo sólido homogéneo, anisótropo y simétrico.

– Entendemos por homogeneidad la propiedad por la que la distribución de celdillas alrededor de una de ellas es siempre la misma.

– La anisotropía y su antónima la isotropía, son relativas a las propiedades físicas del cristal. Un cristal es anisótropo cuando las medidas de sus propiedades físicas en distintas direcciones varían, y isótropo cuando son iguales.

– La simetría es una propiedad intrínseca del cristal. Es la repetición periódica exacta de la forma, tamaño y disposición de sus partes constituyentes, mediante la acción de los elementos de simetría.

3.6.1. Elementos de simetría

– Centro de simetría: es un punto ideal en el centro del cristal, con la propiedad de que todas las rectas que pasan por él quedan divididas en dos partes iguales. La operación de simetría es la inversión.

– Eje de simetría: es una recta imaginaria alrededor de la cual y mediante giro, un motivo se ve repetido un determinado número de veces o orden del eje. La operación de simetría es la rotación.

Orden ángulo de giro

2 180º

3 120º

4 90º

6 60º

– Eje de simetría inverso: Además de rotación produce inversión. Es como un eje de simetría de igual orden añadiéndole un centro de simetría.

– Plano de simetría: Plano imaginario que pasando por el centro del cristal lo divide en partes iguales. Su operación es la reflexión.

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Las combinaciones de los diversos elementos de simetría dan lugar a las 32 clases de simetría, incluidas en los 7 sistemas cristalográficos.

3.6.2. Forma y hábito cristalino

Todas las caras de un cristal, de apariencia similar, con la misma posición respecto a los elementos de simetría, forman un conjunto denominado forma cristalina. Las formas cristalinas pueden ser abiertas o cerradas, según limiten o no el espacio.

– Abiertas: pedión, pinacoide, domo, esfenoide, prisma, pirámide.

– Cerradas: cubo, tetraedro, octaedro, dodecaedro, escalenoedro, romboedro, rombododecaedro…

1. Pedión 6. Cubo 11. Biesfenoide

2. Pinacoide 7. Tetraedro 12. Escalenoedro tetragonal

3. Domo/esfenoide 8. Pirámide trigonal 13. Bipirámide tetragonal

4. Prisma trigonal 9. Pirámide tetragonal 14. Bipirámide trigonal

5. Prisma tetragonal 10. Octaedro 15. Trapezoedro trigonal

Las formas abiertas y cerradas se combinan para dar la forma externa real del cristal, que en muchas ocasiones es una forma mixta.

La influencia del medio ambiente en un cristal se manifiesta al variar entre ciertos límites la forma cristalina, dando lugar a lo que se llama hábito cristalino, que comprende las formas o combinaciones de formas en las cuales cristaliza un mineral, muchas veces debidas a irregularidades del crecimiento por factores ambientales, falta de espacio… Algunos hábitos comunes son: acicular, tabular, fibroso, columnar, laminar, radial…

 
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3.6.3. Los sistemas cristalográficos

La combinación de los elementos de simetría da 32 clases de simetría diferentes, que se agrupan en los 7 sistemas cristalográficos, que se corresponden con las 7 redes espaciales. Cada sistema cristalográfico tiene elementos de simetría que lo caracterizan, y los cristales de cada sistema, van a adoptar formas cristalográficas características.

En la siguiente tabla se representan los 7 sistemas en orden de mayor a menor simetría. En la columna “simetría” se representa la clase de simetría más completa. Las 25 clases restantes se obtienen restándoles elementos y/o añadiendo las operaciones de inversión.

Sistema

Simetría

Formas características

CÚBICO

3E4, 4E3, 6E2, 9P, C

Cubo, octaedro, dodecaedro…

HEXAGONAL

1E6, 6E2, 7P, C

Prisma hexagonal, bipirámide hexagonal…

TETRAGONAL

1E4, 3E2, 5P, C

Prisma tetragonal, bipirámide tetragonal…

TRIGONAL

1E3, 3E2, 3P, C

Romboedro, bipirámide rómbica

RÓMBICO

3E2, 3P, C

Prisma rómbico, bipirámide rómbica

MONOCLÍNICO

1E2, 1P, C

Prisma monoclínico

TRICLÍNICO

C

Prisma triclínico

4. PROPIEDADES DE LOS MINERALES

Las propiedades de un mineral pueden ser clasificadas por los distintos ámbitos de estudio que se empleen (físicas, estructurales, químicas). Dentro de las propiedades físicas merecen mención aparte para el estudio cristalográfico las propiedades ópticas.

4.1. Propiedades químico-estructurales

Son propiedades relativas a la composición química y estructura de los minerales. Destacamos el isomorfismo y el polimorfismo, que dependen de las condiciones de estabilidad de los minerales.

– Isomorfismo: Consiste en que se da una solución sólida; se da sustitución de unos iones por otros, dando minerales con composiciones extremas e intermedias, pero siempre con la misma estructura y forma cristalina. Ejemplos típicos son las plagioclasas (Albita-Anortita), los olivinos (Fosterita-Fayalita)…

– Polimorfismo: Una misma sustancia química puede adquirir distintas estructuras y formas cristalinas, dependiendo de las condiciones ambientales, sin variar su composición química. Son típicos los polimorfos del cuarzo (α,β, tridimita, cristobalita), los silicatos de aluminio (cianita, andalucita, sillimanita)… (ver Tema 5).

En algunas ocasiones, la velocidad de transformación en polimorfos es tan lenta, que en nuevas condiciones de presión y temperatura se conservan polimorfos inestables, denominados metaestables. Un ejemplo es el diamante (cúbico) y el grafito (hexagonal), a temperatura y presión atmosférica.

4.2. Propiedades físicas

Las propiedades físicas pueden ser escalares, que no dependen de la dirección en que se midan, como la densidad, peso, color, olor, gusto… (y se dice que el mineral es isótropo respecto a esa propiedad), o vectoriales, que dependen de la dirección y se representan por vectores, como la exfoliación, fractura, dureza, tenacidad, propiedades eléctricas y ópticas… (y se dice que el mineral es anisótropo respecto a esa propiedad). A continuación comentaremos las más importantes para su uso y clasificación.

– Dureza: es la resistencia que ofrece un mineral a ser rayado por otro, siendo por tanto relativa al agente rayador. Una escala válida, aunque cualitativa es la escala de Mohs:

0. Talco

1. Yeso

2. Calcita

3. Fluorita

4. Apatito

5. Ortosa

6. Cuarzo

7. Topacio

8. Corindón

9. Diamante

Existen ensayos como los de dureza de indentación y los escalómetros que permiten medidas cuantitativas de dureza y medidas en distintas direcciones.

– Densidad: es la relación entre la masa de un mineral y el volumen que ocupa.

– Respuesta a esfuerzos mecánicos: son propiedades por la que los minerales, al ser sometidos a esfuerzos, pueden deformarse o romperse. Si frente a un esfuerzo el material se dobla, decimos que es flexible, si se fractura, es frágil. Si al cesar los esfuerzos recuperan su forma original, se denominan elásticos, y si quedan deformados, tenaces. Éstos son muy útiles en metalurgia, clasificándose en maleables (se pueden hacer láminas, el oro), dúctiles (se pueden reducir a hilos, el cobre)…

– Exfoliación: son exfoliables los minerales que se rompen siguiendo planos determinados de debilidad, por que las distancias entre nudos sean mayores o las fuerzas de enlace más débiles. Casos típicos son el grafito o las micas.

– Propiedades eléctricas: los minerales pueden ser conductores de electricidad (enlace metálico), o no conductores. Otras propiedades eléctricas son la piezoelectricidad, que induce cargas eléctricas por variaciones de presión en los extremos de un eje cristalográfico, o la piroelectricidad, en la que la electrización es inducida por variaciones de temperatura.

– Propiedades térmicas: las más importantes son la conductividad térmica, referida a la cantidad de calor que puede fluir a través de una superficie en la unidad de tiempo, y la dilatación térmica, variación de las magnitudes lineales al aplicar calor a un mineral.

– Propiedades magnéticas: no todos los minerales poseen propiedades magnéticas. Entre los que presentan susceptibilidad magnética distinguimos 3 categorías:

+ Paramagnéticos: moderadamente magnéticos, se les induce un campo magnético de signo contrario al acercarlos a otro campo magnético. Ej: siderita, cromita…

+ Diamagnéticos: no son magnéticos, pero se les puede inducir un campo magnético al exponerlos a un campo magnético externo, siendo el resultante del mismo signo. Ej: grafito, cuarzo…

+ Ferromagnéticos: poseen un campo magnético propio, o conservan imanación remanente al retirarse el campo magnético inductor. Ej: magnetita, titanita…

4.2.1. Propiedades ópticas

Son propiedades físicas, derivadas de la interacción de los cristales con la luz. Merecen mención especial ya que son la base de los métodos de estudio basados en la observación por microscopio.

Las propiedades ópticas que primero percibimos son el color, el brillo y la transparencia. El color depende del porcentaje de luz que refleje un mineral. Podemos establecerlo sobre una superficie reciente, sobre una rayadura (color de raya) o al microscopio, con el que podemos determinar cambios de color según la dirección o pleocroismo. El brillo depende del estado de las superficies que reflejan la luz, siendo en todo caso un carácter sometido a importante subjetividad. Pude ser vítreo, metálico, nacarado… La transparencia es la capacidad de un cristal de dejar pasar la luz a su través. Pueden ser opacos, transparentes o translúcidos.

 
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Cuando un rayo de luz pasa de un medio (aire) a otro (cristal), parte de la luz se refleja (rayo reflejado) y parte se refracta (rayo refractado). El ángulo de reflexión (i´) es siempre igual al de incidencia (i), y ambos rayos son coplanarios. La dirección del rayo refractado varia respecto a la del incidente, debido a la diferente densidad de los medios.

Ambas direcciones se relacionan mediante la fórmula de Snell: sen i / sen i´= n, donde n es una constante, el índice de refracción que nos ayuda a caracterizar un cristal. La velocidad de la luz en un cristal depende de su índice n= (V/v).

En minerales ópticamente isótropos (amorfos y cúbicos) la velocidad de la luz es la misma en todas las direcciones. En los demás esta velocidad varía según la dirección, siendo ópticamente anisótropos. Como la luz los atraviesa con velocidades distintas según la dirección (máxima y mínima en direcciones perpendiculares), tenemos 2 índices de refracción distintos.

A esta diferencia de índices de refracción se la denomina birrefringencia, observable con microscopio de polarización, y también nos ayuda a caracterizar un mineral.

Dentro de los cristales con birrefringencia, distinguimos entre uniáxicos (de los sistemas tetragonal, hexagonal y trigonal) y biáxicos (rómbico, monoclínico y triclínico). Con esta clasificación podemos precisar más a la hora de caracterizar un mineral.

Los cristales uniáxicos poseen una dirección llamada eje óptico, que coincide con el eje c cristalográfico, en la que la luz se propaga como si el medio fuese isótropo. Si giramos el cristal al microscopio polarizado hasta que la luz viaje por este eje, el cristal se torna negro (que es como se ven los isótropos con luz polarizada), llamándose a ésta posición de extinción.

En el resto de posiciones, la luz que atraviesa el cristal se divide en dos rayos, uno que vibra en la dirección del eje óptico o rayo ordinario, y otro, con diferente velocidad según la dirección, llamado rayo extraordinario, cuya velocidad puede ser mayor o menor que la del ordinario. Según esto se le asigna al cristal un signo óptico positivo o negativo, lo que nos permite caracterizar al cristal con mayor exactitud.

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En cristales biáxicos hay dos posiciones en las que la luz se propaga como en un medio isótropo o ejes ópticos. El ángulo que forman se denomina 2V, y si es agudo, el signo es positivo, mientras que si es obtuso, el signo es negativo.

 
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Otra propiedad óptica de los cristales es la luminiscencia, por la que pueden emitir luz bajo los efectos de campos magnéticos, calentamiento, rayos ultravioletas o X… Según la duración de esta luminiscencia al cancelar la luz o el campo inductor, distinguimos entre fluorescentes (dura poco y no depende de la temperatura) y fosforescentes (permanece más tiempo y aumenta al enfriarse).

5.- MÉTODOS DE ESTUDIO

Para el estudio de la materia mineral se emplean diversos métodos, según las propiedades a analizar o el uso para el que se necesite. Los principales métodos de estudio son los análisis químicos, el microscopio de polarización y los difractómetros de rayos X.

5.1. Análisis químicos

Los análisis químicos tienen la desventaja de requerir gran cantidad de muestra muy pura, lo cual no siempre es fácil (imaginar el estudio de meteoritos o muestras de Marte) y necesita preparación bastante elaborada de la muestra y las sustancias químicas a emplear. Hay otros métodos como el análisis espectral de emisión o la fotometría de llama que necesitan menos muestra y son más rápidos.

5.2. El microscopio de polarización

Es un método muy utilizado y tradicional para identificar cristales. De la muestra se extrae una lámina delgada que se analiza al microscopio, normalmente de 30 micras de espesor. El microscopio de polarización o microscopio petrográfico tiene 2 polarizadores, formando 90º.

La luz vibra en todas direcciones, pero los polarizadores tienen la propiedad de dejar pasar sólo la que vibra en un plano, así que al pasar por 2 polarizadores perpendiculares obtenemos un rayo que vibra en una sola dirección.

Para minerales opacos se usan microscopios de luz reflejada, no transmitida. Otro tipo es el microscopio electrónico, que permite unas resoluciones mucho más precisas. La muestra preparada se coloca en una cámara de vacío y se la bombardea con un haz de electrones.

5.3. Difracción de rayos X

Éstos métodos se basan en cierta propiedad de los rayos X, que es que poseen una longitud de onda similar a las distancias interatómicas. Han sido de gran ayuda para determinar la estructura cristalina de los minerales con gran precisión, ya que permiten cuantificar con precisión las dimensiones de la celdilla unidad, reconocer su simetría y determinar las posiciones de los átomos.

Se emiten rayos X contra los electrones de los átomos, y éstos oscilan y emiten ondas con la misma longitud de onda. Así, cada átomo se convierte en un pequeño emisor de rayos X, sólo en ciertas direcciones, lo que se conoce como difracción de rayos X. Esta emisión impresiona una película fotográfica o activa un contador electrónico (según el método).

El cristal puede estar inmóvil o girar respecto al haz de rayos X, que puede ser de una sóla longitud de onda o de varias (policromático), y puede ser una muestra de un solo cristal o varios. Éstas son las diferencias entre los distintos métodos:

– Método de Laue: analiza un cristal que permanece inmóvil frente al haz de rayos X policromático. Se registra en una película fotográfica perpendicular al haz.

– Método del cristal giratorio: como su nombre indica, el cristal gira según un eje perpendicular al haz de rayos X, ésta vez monocromático, y la película impresionable se dispone cilindricamente alrededor del eje de giro. Se utiliza para determinar los parámetros de la celdilla.

– Método del polvo: la muestra es policristalina y los cristales están orientados al azar, con la película colocada cilíndricamente alrededor, y además se usa un contador electrónico. El haz es monocromático. Informa de los parámetros cristalinos y nos identifica el cristal.

6. BIBLIOGRAFÍA

– “Cristalografía” (1972) Rath, R. Ed. Paraninfo.

– “Elementos de Cristalografía y Mineralogía” (1963) Wade, F. Alton. Ed. Omega.

– “Introducción a la Cristalografía” (1972) Phillips, F. Cobes. Ed. Paraninfo.

– “Principios de Cristalografía” (1966) Flint, E. Ed. Paz.

– “Manual de Cristalografía” (1996-97) Klein, Cornelis. Ed. Reverté.