Algunos minerales muy importantes en el día de hoy

• Plomo

De símbolo Pb (del latín plumbum, `plomo'), es un elemento metálico, denso, de color gris azulado. Es uno de los primeros metales conocidos. Su número atómico es 82, y se encuentra en el grupo 14 del sistema periódico. Hay referencias al plomo en el Antiguo Testamento y ya lo empleaban los romanos para tuberías, aleado con estaño.

Propiedades

El plomo es un metal blando, maleable y dúctil. Si se calienta lentamente puede hacerse pasar a través de agujeros anulares o troqueles. Presenta una baja resistencia a la tracción y es un mal conductor de la electricidad. Al hacer un corte, su superficie presenta un lustre plateado brillante, que se vuelve rápidamente de color gris azulado y opaco, característico de este metal. Tiene un punto de fusión de 328 °C, un punto de ebullición de 1.740 °C y una densidad relativa de 11,34. Su masa atómica es 207,20.

El plomo reacciona con el ácido nítrico, pero a temperatura ambiente apenas le afectan los ácidos sulfúrico y clorhídrico. En presencia de aire, reacciona lentamente con el agua formando hidróxido de plomo, que es ligeramente soluble. Los compuestos solubles de plomo son venenosos. Aunque normalmente el agua contiene sales que forman una capa en las tuberías que impide la formación de hidróxido de plomo soluble, no es aconsejable emplear plomo en las tuberías de agua potable.

El plomo se presenta en la naturaleza en ocho formas isotópicas: cuatro de ellas son estables y las otras cuatro son radiactivas. Los isótopos estables plomo 206, plomo 207 y plomo 208 son, respectivamente, los productos finales de las series de descomposición radiactiva del uranio, actinio y torio. El plomo 204, también estable, no tiene precursores radiactivos naturales.

Aplicaciones

El plomo se emplea en grandes cantidades en la fabricación de baterías y en el revestimiento de cables eléctricos. También se utiliza industrialmente en las redes de tuberías, tanques y aparatos de rayos X. Debido a su elevada densidad y propiedades nucleares, se usa como blindaje protector de materiales radiactivos. Entre las numerosas aleaciones de plomo se encuentran las soldaduras, el metal tipográfico y diversos cojinetes metálicos. Una gran parte del plomo se emplea en forma de compuestos, sobre todo en pinturas y pigmentos.

• Magnesio

De símbolo Mg, es un elemento metálico blanco plateado, relativamente no reactivo. El magnesio es uno de los metales alcalinotérreos, y pertenece al grupo 2 (o IIA) del sistema periódico. El número atómico del magnesio es 12.

Propiedades y estado natural

El metal, aislado por vez primera por el químico británico Humphry Davy en 1808, se obtiene hoy en día principalmente por la electrólisis del cloruro de magnesio fundido. El magnesio es maleable y dúctil cuando se calienta. Exceptuando el berilio, es el metal más ligero que permanece estable en condiciones normales. El oxígeno, el agua o los álcalis no atacan al metal a temperatura ambiente. Reacciona con los ácidos, y cuando se calienta a unos 800 ºC reacciona también con el oxígeno y emite una luz blanca radiante. El magnesio tiene un punto de fusión de unos 649 ºC, un punto de ebullición de unos 1.107 ºC y una densidad de 1,74 g/cm3; su masa atómica es 24,305.

El magnesio ocupa el sexto lugar en abundancia natural entre los elementos de la corteza terrestre. Existe en la naturaleza sólo en combinación química con otros elementos, en particular, en los minerales carnalita, dolomita y magnesita, en muchos silicatos constituyentes de rocas y como sales, por ejemplo el cloruro de magnesio, que se encuentra en el mar y en los lagos salinos. Es un componente esencial del tejido animal y vegetal.

Aplicaciones

El magnesio forma compuestos bivalentes, siendo el más importante el carbonato de magnesio (MgCO3), que se forma por la reacción de una sal de magnesio con carbonato de sodio y se utiliza como material refractario y aislante. El cloruro de magnesio (MgCl2·6H2O), que se forma por la reacción de carbonato u óxido de magnesio con ácido clorhídrico, se usa como material de relleno en los tejidos de algodón y lana, en la fabricación de papel y de cementos y cerámicas. Otros compuestos son el citrato de magnesio (Mg3(C6H5O7)2·4H2O), que se forma por la reacción de carbonato de magnesio con ácido cítrico y se usa en medicina y en bebidas efervescentes; el hidróxido de magnesio, (Mg(OH)2), formado por la reacción de una sal de magnesio con hidróxido de sodio, y utilizado en medicina como laxante, "leche de magnesia", y en el refinado de azúcar; sulfato de magnesio (MgSO4·7H2O), llamado sal de Epson y el óxido de magnesio (MgO), llamado magnesia o magnesia calcinada, que se prepara calcinando magnesio con oxígeno o calentando carbonato de magnesio, y que se utiliza como material refractario y aislante, en cosméticos, como material de relleno en la fabricación de papel y como laxante antiácido suave.

Las aleaciones de magnesio presentan una gran resistencia a la tracción. Cuando el peso es un factor a considerar, el metal se utiliza aleado con aluminio o cobre en fundiciones para piezas de aviones; en miembros artificiales, aspiradoras e instrumentos ópticos, y en productos como esquíes, carretillas, cortadoras de césped y muebles para exterior. El metal sin alear se utiliza en flashes fotográficos, bombas incendiarias y señales luminosas, como desoxidante en la fundición de metales y como afinador de vacío, una sustancia que consigue la evacuación final en los tubos de vacío.

La producción mundial estimada de magnesio en 1989 fue de 350.000 toneladas.

• Oro

De símbolo Au (del latín aurum, `oro'), es un elemento metálico, denso y blando, de aspecto amarillo brillante. El oro es uno de los elementos de transición del sistema periódico. Su número atómico es 79.

Propiedades

El oro puro es el más maleable y dúctil de todos los metales. Puede golpearse con un martillo hasta conseguir un espesor de 0,000013 cm, y una cantidad de 29 g se puede estirar hasta lograr un cable de 100 km de largo. Es uno de los metales más blandos (2,5 a 3 de dureza) y un buen conductor eléctrico y térmico. El oro es de color amarillo y tiene un brillo lustroso. Como otros metales en polvo, el oro finamente dividido presenta un color negro, y en suspensión coloidal su color varía entre el rojo rubí y el púrpura (véase Coloide).

El oro es un metal muy inactivo. No le afecta el aire, el calor, la humedad ni la mayoría de los disolventes. Sólo es soluble en agua de cloro, agua regia o una mezcla de agua y cianuro de potasio. Los cloruros y cianuros son compuestos importantes del oro. Tiene un punto de fusión de 1.064 °C, un punto de ebullición de 2.970 °C y una densidad relativa de 19,3. Su masa atómica es 196,967.

Aplicaciones

El oro se conoce y aprecia desde tiempos remotos, no solamente por su belleza y resistencia a la corrosión, sino también por ser más fácil de trabajar que otros metales y más fácil de obtener. Debido a su relativa rareza, comenzó a usarse como moneda de cambio y como referencia en las transacciones monetarias internacionales (Patrón oro). La unidad para medir la masa del oro es la onza troy, que equivale a 31,1 gramos.

La mayor parte del oro producido se emplea en la acuñación de monedas y en joyería (véase Metalistería). Para estos fines se usa aleado con otros metales que le aportan dureza. El contenido de oro en una aleación se expresa en quilates. El oro destinado a la acuñación de monedas se compone de 90 partes de oro y 10 de plata. El oro verde usado en joyería contiene cobre y plata. El oro blanco contiene cinc y níquel o platino.

El oro también se utiliza en forma de láminas para dorar y rotular. El púrpura de Cassius, un precipitado de oro finamente dividido e hidróxido de estaño (IV), formado a partir de la interacción de cloruro de oro (III) y cloruro de estaño (II), se emplea para el coloreado de cristales de rubí. El ácido cloráurico se usa en fotografía para colorear imágenes plateadas. El cianuro de oro y potasio se utiliza para el dorado electrolítico. El oro también tiene aplicaciones en odontología. Los radioisótopos del oro se emplean en investigación biológica y en el tratamiento del cáncer.

Recursos no Renovables.

El hombre, desde tiempos remotos, aprendió a extraer de la corteza terrestre los materiales que le son útiles para el desarrollo de sus actividades. Estos recursos naturales son los depósitos de minerales, que han tenido y tienen gran importancia en el progreso de la humanidad.

Existen los minerales metálicos, como el cobre y el hierro, los minerales no metálicos, por ejemplo el azufre y el salitre, y los minerales combustibles, entre los que se encuentran el carbón y el petróleo.

Los minerales, en general, son considerados recursos no renovables porque se van agotando a medida que se extraen.

Los distintos minerales se encuentran distribuidos desigualmente en la corteza y por lo mismo en los distintos continentes y países. Por esta razón la mayoría de los países no cuentan con todos los que necesitan, lo que ha dado origen a la creación de redes mundiales de exportación de los mismos.

• Recursos Minerales Metálicos.

Los minerales metálicos nos proporcionan una gran variedad de metales que usamos actualmente.

Entre las propiedades mas importantes de los metales se destacan: su dureza, maleabilidad (transformación a láminas metálicas), ductibilidad (transformación de alambres de diferentes grosores) y conductibilidad o capacidad para conducir el calor y la electricidad.

En los yacimientos de minerales metálicos, pocas veces se encuentra un metal en forma pura. De acuerdo al porcentaje del metal que contiene el mineral en bruto, se habla de la ley mineral. Si el contenido del metal es elevado, se dice que la ley es alta. Por ejemplo, el mineral de cobre de Chuquicamata es de baja ley, o sea el porcentaje de cobre es bajo. Sin embargo, el yacimiento es tan grande que su explotación resulta rentable.

Los metales mas utilizados en el mundo de hoy son el hierro y el cobre.

• El Hierro: Por su dureza y maleabilidad, es ampliamente usado para construir diversas maquinarias que aumentan la eficacia del trabajo del hombre. Además, de la mezcla del hierro y carbono se forma el acero, que perfecciona las cualidades del hierro puro.

En la III Región de nuestro país existen grandes yacimientos de hierro tales como El Carmen cerca de Chañaral y Algarrobo en Vallenar.

• El Cobre: Es utilizado principalmente como conductor eléctrico.

Otros metales empleados por las industrias modernas son: el aluminio, el plomo, el zinc y el estaño.

• El Aluminio: Por ser un metal ligero y buen conductor del calor, ha remplazado al hierro en diversos utensilios de uso doméstico.

El hombre ha logrado perfeccionar las cualidades de los metales produciendo aleaciones, es decir, mezcla de dos o más metales. Por Ejemplo, el bronce es una aleación de cobre y estaño

• El Uranio: Ha cobrado una enorme importancia durante los últimos cincuenta. Este metal es la materia prima para la obtención de energía nuclear y se encuentra en cantidades mínimas en la naturaleza.

• Los Metales Preciosos: Como el oro, la plata y el platino, tienen diferentes aplicaciones en la industria y en la medicina. Se utilizan también en la confección de joyas.

• Recursos Minerales No Metálicos.

Los minerales no metálicos se emplean en una gran parte de edificaciones. Los materiales de construcción como el granito, la arena y la caliza son ejemplos de este tipo de minerales.

El uso de algunos minerales no metálicos como fertilizantes, es también muy importante. Así la potasa, el fosfato y el nitrato o salitre son abonos que proporcionan al suelo agrícola el complemento de nutrientes necesario.

El mayor depósito de salitre en el mundo se encuentra en el desierto de Atacama.

A principios del siglo, este recurso significó mucho para Chile un gran crecimiento económico. Sin embargo, después de la Segunda Guerra Mundial se creo el salitre sintético de muy bajo costo, lo que provocó el fin de la explotación masiva del salitre chileno. Hoy permanecen acticas las minas María Elena, Pedro de Valdivia y Coya Sur que se encuentran en la II Región, al norte de Antofagasta, ricas en el mineral caliche que contiene nitrato de sodio (salitre), yodo, cloruro de sodio (sal de mesa) y sulfato de sodio.

En estas minas se producen mas de 1.000 toneladas diarias de salitre y gran parte del yodo que se consume en el mundo.

Otros minerales no metálicos de gran importancia son el azufre, la sal y el cuarzo.

• El Azufre: Sólido amarillo tiene diversas aplicaciones prácticas. En la industria del papel se usan compuestos de azufre, y es esencial también para la producción del ácido sulfúrico que se utiliza en la fabricación de abonos sintéticos, en el refinamiento del petróleo y en otros múltiples procesos industriales.

• Recursos Minerales Combustibles.

Las principales fuentes de energía con que cuenta el hombre de hoy son los minerales combustibles que, al ser quemados, producen energía calórica útil para la realización de procesos industriales, así como también para las actividades domésticas.

Los minerales combustibles básicos son: el carbón, el petróleo y el gas natural.

Se ha postulado que la formación de estos combustibles bajo la superficie terrestre, proviene de restos animales y vegetales parcialmente descompuestos, que han pasado por cambios químicos y físicos debido a los efectos de la presión de la temperatura en el curso de mucho millones de años. Debido a esto, se denominan también combustibles fósiles.

• El Carbón: Se compone principalmente de carbono elemental y de carbono en forma de compuestos orgánicos, mas otras sustancias como el azufre. La VII Región del país sobresale por su producción de carbón, que abastece casi en su totalidad el consumo del país. Los principales yacimientos están en Lota, Schwager y Lebu. Las faenas extractivas son de gran esfuerzo para el el minero, ya que los depósitos de carbón se encuentran en el subsuelo, bajo el nivel del mar. Los mineros trabajan en piques hasta de 200 metros de profundidad, con un calor sofocante, en un ambiente peligrosos por la emanaciones de gas metano.

• El Petróleo: Es un combustible líquido formado por una mezcla de varios centenares de hidrocarburos, compuestos que contienen carbono e hidrógeno. Contiene también pequeñas cantidades de azufre, oxígeno, nitrógeno y otros elementos químicos. Como combustible es más eficaz que el carbón, debido a que presenta un mayor poder calorífico. Casi la mitad de las reservas mundiales de petróleo están sólo en cuatro países: Arabia Saudí, Kuwait, Irán y los Emiratos Árabes. Este combustible no solo representa una fuente de energía sino también de riqueza económica en el mundo de hoy. Este hecho ha determinado su segundo nombre: el Oro Negro.

• El Gas Natural: Mezcla de hidrocarburos gaseosos en la que predomina el metano (CH4), que se encuentra acumulado en yacimientos subterráneos porosos, asociado o no con el crudo petróleo. Contiene generalmente pequeñas cantidades de otros gases no hidrocarburos como nitrógeno (N2), dióxido de carbono (CO2) y sulfuro de oxígeno (SH2). Tiene una gran importancia no sólo como fuente de energía primaria (junto con el petróleo, el carbón, la energía hidráulica y la energía nuclear), sino también como materia prima básica de la industria petroquímica. Actualmente es conducido desde los centros de extracción a los de producción y consumo por medio de canales de acero llamados gasoductos. También se transporta en los grandes barcos metaneros, una vez licuado a alta presión.

Mineralogía

• El Estudio de los Componentes de las rocas.

Cristalografía y Mineralogía descriptivas son dos ciencias complementarias. La primera corresponde al estudio de las formas geométricas externas de los minerales, al examen de su estructura interna, de sus propiedades químicas y físicas y a su clasificación en clases y en sistemas. La segunda especifica las especies minerales, la clasifica según su composición química y trata de determinar los tipos y lugares de sus yacimientos.

Ocho cuerpos simples constituyen el 98% de la corteza terrestre: el oxígeno, el silicio, el aluminio, el hierro, el calcio, el sodio, el potasio y el magnesio. Mas de 95% de la corteza está formada por una docena de minerales o de grupos de minerales: feldespato, 58%; augita, hornablenda y olivino, 16%; cuarzo, 13%; minerales de hierro, 4%; minerales micáceos, 3%; carbonato de cal, 1.5%; arcillas, 0.3%. Éstos últimos son los componentes elementales de las rocas comunes, como los basaltos, los granitos, los gres y las calcáreas. Una tercera parte de ellos, los silicatos, se clasifican según su estructura cristalina. Los demás están agrupados según sus propiedades químicas. Los sulfuros, los óxidos y las sales presentan las tres cuartas partes del mundo mineral. Los metales puros son raros.

• La identificación de los minerales.

La primera de las características distintivas de un cristal se encuentra en su forma; la segunda viene dada por la naturaleza de la superficie y la de la fractura producida en el momento de romperse el mineral. Ésta fractura se efectúa según los planos de menor resistencia (planos de crucero) que forman a menudo superficies planas y espejeantes. La dureza, grado de resistencia a una acción mecánica externa, se aprecia por la facilidad de rayados según la escala de Mohs. Ésta técnica rápida y fácil no es aplicable a los conglomerados. El color del trazo obtenido marcando una línea sobre una placa de porcelana blanca es un buen signo distintivo para los minerales metálicos. El trazo en los elementos no metálicos es a menudo claro, incluso si éstos elementos son oscuros. La densidad, característica de los cuerpo simples que entran en la composición química y de lo compacto de la red cristalina, es siempre difícil de estimar por el peso. Con el estudio del brillo (la manera en que la luz es reflejada, refractada o absorbida) y de la transparencia, se completa la gama de medidas clásicas para identificar un mineral.

Minerales de referencia en la escala de Mohs, tabla comparativa para determinar la dureza de los minerales.

• Los Siete Sistemas Cristalinos Básicos.

Las formas exteriores de un cristal están limitadas superficies planas cuyas direcciones dependen de la forma de la red regular de los elementos que lo conforman. Para definir una red, se toma un sistemade referencia que consta de tres traslocaciones fundamentales (a, b, c) y de los ángulos que forman entres sí ( A, B, Y). Los valores de las traslocaciones se conocen como constantes cristalográficas. Además los cristales poseen cierta simetría compatible con la métrica de la red y se clasifican en siete sistemas cristalinos.

1.-Sistema Cúbico: Tres traslocaciomes iguales y perpendiculares entre sí. Fluorina, granate, pirita.

2.-Sistema Tetragonal: Tres traslocaciones perpendiculares entre sí y dos de ellas iguales: a = b = c; A= B = Y = 90°. Calcopirita, apofilita, circonio.

3.-Sistema Rómbico: Tres traslocaciones diferentes, mutuamente perpendiculares: a = b = c; A = B = Y = 90°. Olivino, baritina, andalucita.

4.- Sistema Monoclínico: Tres traslocaciones distintas y dos ángulos rectos: a=b = c, A = Y = 90°

5.- Sistema Triclínico: Las tres traslocaciones y los tres ánguloa distintos entre sí: a = b = c; A = B = Y = 90°.

6.- Sistema Hexagonal: Dos traslocaciones iguales y perpendiculares a otra diferente: a = b = c; A = B = 90°; Y = 120°. Berilo.

7.- Sistema Romboédrico o Trigonal: Las tres traslocaciones y los tres ángulos iguales: a = b = c; A = B = Y = 90°. Calcita Cuarzo

• Las Rocas.

Las plataformas continentales, de anchura y profundidad variables, están compuestas fundamentalmente por rocas graníticas. Dichas rocas son relativamente escasas o inexistentes en el fondo de los océanos, formados en su mayor parte por una capa de rocas sedimentarias superpuestas sobre otra, mucho más gruesa, compuesta principalmente por basaltos. Esa capa basáltica se extiende por debajo de las plataformas continentales graníticas, por lo que podemos imaginar la corteza terrestre como un conjunto de placas de granito que “flotan” sobre un lecho de rocas basálticas.

• Rocas Ígneas.

Constituyen la mayor parte de los materiales sólidos de la corteza terrestre. Se formaron al enfriarse materiales fundidos, en la superficie terrestre o cerca de ella. Son en general duras y con alto contenido de sílice, pero se diferencian entre sí por su contenido de otros minerales. Los granitos tienen cantidades importantes de feldespato potásico, feldespato sódico - calcíco cuarzo mica, mientras que en los basaltos predomina el feldespato sódico - calcíco y no existen ni el cuarzo ni el feldespato potásico. La sienita, la monzonita, la diorita y la olivina son también rocas de origen ígneo.

• Rocas Sedimentarias.

La acción del agua, el viento, el hielo y la gravedad arrancan partículas sólidas que son transportada por el viento y los ríos. En algunos lugares como los fondos marinos, los desiertos y los deltas de los ríos, estas partículas forman depósitos de sedimentos. En las condiciones adecuadas pueden llegar a compactar y formar rocas llamadas sedimentarias, proceso que puede llegar a durar cientos de millones de años. Pertenencen a este grupo la arenisca, la piedra caliza y las rocas en que se forman los depósitos de gas, petróleo y sal.

• Rocas Metamórficas.

Se llama así a las rocas que han sufrido una recristalización como resultado de los cambios de su entorno físico. Esto quiere decir que en algún momento los cristales de los minerales que las formaban han sufrido un cambio químico que ha producido cristales de minerales nuevos. Las causas pueden ser muchas, pero destacan sobre todo la actividad volcánica y los terremotos y los deslizamientos de tierras. Estos espectaculares fenómenos producen cambios en la presión y temperaturas de las rocas, que pueden llegar a recristalizar. Entre las rocas más corrientes de origen metamórfico se encuéntrale mármol, el equisto y la pizarra.

• Las Piedras Preciosas.

Las piedras preciosas son minerales que han cristalizado de tal manera que han adquirido cualidades como dureza, transparencia y brillo que, unidas a su rareza, las han convertido en objetos muy apreciados.

Las piedras preciosas se dividen en géneros según sea el elemento base del mineral que las forma. Los principales géneros son: el género diamante (a partir del carbono), el género corindón, al que pertenecen el rubí y el zafiro (a partir del aluminio), el género espinela (a partir de aluminato de magnesio), los berilios, a los que pertenecen las esmeraldas, las aguamarinas y las morganitas (a partir de silicatos de aluminio y berilio), el topacio (fluorosilicato de aluminio), las turmalinas (borosilicato de aluminio), los granates, y el g6nero cuarzo (a partir de fa sílice).

Entre las cualidades que más se valoran en las piedras preciosas están: la dureza o resistencia a ser rayadas, el color, que puede ser diferente según se las mire a trasluz o por reflejo, el brillo, que depende de su índice de refracci6n de la luz, y la transparencia. El diamante es la piedra preciosa más dura y mAs transparente, y su índice de refracción (2,42) es el más alto, cualidades que la convierten en la más apreciada de todas ellas.