Mineralogía

La mineralogía es la rama de la geología que estudia las propiedades físicas y químicas de los minerales que se encuentran en el planeta en sus diferentes estados de agregación. Por mineral se entiende una materia de origen inorgánico, que presenta una composición química definida además de una estructura cristalográfica y que suele presentarse en estado sólido y cristalino a la temperatura media de la Tierra, aunque algunos, como el agua y el mercurio, se presentan en estado líquido.

El estudio de los minerales lo podemos dividir en 5 grandes grupos:

• Mineralogía general: estudia la estructura, cristalografía, y las propiedades de los minerales.
• Mineralogía determinativa: aplica las propiedades fisicoquímicas y estructurales a la determinación de las especies minerales.
• Mineralogénesis: estudia las condiciones de formación de los minerales, de qué manera se presentan los yacimientos en la naturaleza y las técnicas de explotación.
• Mineralogía descriptiva: estudia los minerales y los clasifica sistemáticamente según su estructura y composición.
• Mineralogía económica: desarrolla las aplicaciones de la materia mineral, su utilidad económica, industrial, gemología...etc.

Por tanto un mineral, por ejemplo el carbono, puede cristalizar en diferentes estructuras, véase cristalografía, mediante el sistema cúbico; en este caso se lo denomina diamanteo si cristaliza en el sistema hexagonal, conforma el grafito. Basta su apariencia para reconocer que son dos minerales diferentes, aunque es necesario un estudio más profundo para comprender que poseen la misma composición química.

También se encuentran varios minerales que pueden presentar dualidad en su comportamiento y a estos se los denomina mineraloides.

Los minerales se pueden distingir usando estas propiedades:

—Color del mineral —Brillo —Dureza —Densidad

• Cristalografía.
• Mineralogía física.
• Mineralogía química.
• Mineralogía descriptiva.
• Mineralogía determinativa.
• Mineralogía óptica.

Historia

El desarrollo de la Mineralogía es relativamente reciente, aunque los minerales, cristales y rocas fueron los primeros materiales usados en el desarrollo de la civilización. En la edad de piedra, las rocas o piedras se labraron en diversas formas y se emplearon para diferentes objetivos, incluso como armas; utilizándose inicialmente sin pulir y con el tiempo se fueron descubriendo métodos que permitían pulimentarlas. A medida que se desarrollaba el conocimiento sobre las rocas y minerales, y fue posible obtener metales de ellos, surgiendo sucesivamente las edades del bronce, del hierro y del carbón. Debido al enorme progreso que se ha experimentado en la ciencia y en la tecnología, se ha generado un gran aumento en el empleo de los metales y minerales, por lo que a los sucesivos periodos de progreso se les ha llamado:

• Era de la máquina

• Era del motór

• Era del petróleo

• Era atómica

• Era nuclear

El empleo de los minerales ha aumentado considerablemente a causa de las guerras mundiales. Además, se han desarrollado muchos nuevos usos industriales para los minerales conocidos desde hace mucho tiempo. Como ejemplos, se tiene al cuarzo variedad cristal de roca el cual se emplea actualmente en el control de frecuencias en modernos aparatos de radio y electrónicos; el diamante es utilizado en los rápidos y precisos procesos de mecanización de metales y otros materiales; la cianita en la preparación de porcelanas; el rutilo es una mena importante de titanio y éste metal se caracteriza por su bajo peso específico, elevado punto de fusión y su resistencia a la corrosión, propiedades importantes para la fabricación de motores a reacción.

Con el desarrollo de la energía nuclear, han cobrado extraordinaria importancia todos aquellos minerales que contienen uranio o torio, tales como la uraninita y la betafita.

También es importante recordar que para satisfacer las necesidades tecnológicas actuales, se requieren grandes cantidades de minerales que contengan boro, litio, berilio, germanio y tierras raras (itrio, lantano, cerio, praseodimio, neodimio y samario).

Los metales y minerales han ayudado a crear civilizaciones dominantes. Asimismo, la industria minera ha respaldado revoluciones industriales, avances tecnológicos y desarrollo económico, destacándose éstos en la economía internacional y han servido para medir la riqueza de un país. Actualmente los recursos minerales de una nación son la base de su poderío y depende de esos minerales en innumerables aplicaciones, desde la construcción de un edificio, la manufacturación de un televisor, de una computadora, de un turborreactor o la puesta en órbita de un satélite artificial.

Inicios de la mineralogía

Se considera que el primer trabajo escrito sobre mineralogía fue realizado por el filósofo griego Theofrastus (372 - 287 a. C.), titulado Pery Lyton del que se conserva una parte considerable, y otra obra de él mismo titulada Tratado de los metales que se perdió. Cuatrocientos años después, Plinio registró el pensamiento mineralógico de su tiempo. Durante los siguientes siglos, pocos trabajos sobre minerales fueron publicados, los cuales contenían erudición y consejos con poca información verídica.

El surgimiento de la Mineralogía como ciencia, bien puede ser señalado por la obra del físico alemán Georgius Agricola quien en 1556 publicó “De Re Metallica”, obra en la cual manifiesta las prácticas mineras y metalúrgicas de aquel tiempo e incluye el primer informe verdadero de minerales. Posteriormente, en 1669, Nicolas Steno hace un gran aporte a la Cristalografía, la “Ley de la constancia de los ángulos interfaciales”, propuesta a partir del estudio de cristales de cuarzo, en donde independientemente del origen, tamaño u hábito cristalino, los ángulos entre caras correspondientes son constantes.

Más de un siglo pasó antes de que la siguiente contribución fuera hecha. En 1780 Carangeot inventó un dispositivo para medir los ángulos interfaciales de los cristales, esto es, el goniómetro de contacto. Romé de L´isle, en 1783, hizo mediciones angulares sobre diferentes cristales, confirmando de ésta manera la ley de la constancia de los ángulos interfaciales. En el siguiente año, 1784, René J. Haüy demostró que los cristales son construidos por apilamiento y sin interrupción de pequeños bloques idénticos, a los cuales él llamó moléculas integrales, término que subsiste casi en su sentido original en las celdas unitarias de la Cristalografía moderna. Posteriormente este físico francés, en 1801 desarrolla la teoría de los índices racionales para las caras de los cristales.

Mineralogía a partir del siglo XIX

A principios del Siglo XIX, fueron hechos rápidos avances en el campo de la Mineralogía. En 1809, Wollaston inventó el goniómetro de reflexión, mediante el cual se realizan mediciones exactas y precisas de las posiciones de las caras de los cristales. Por lo que el goniómetro de contacto aportó los datos necesarios para estudiar la simetría de los cristales y el goniómetro de reflexión proporciona mediciones exactas de los cristales tanto naturales como sintéticos. Estos datos hacen a la cristalografía una ciencia exacta.

Entre 1779 y 1848 el químico sueco Berzelius y sus discípulos, estudiaron la química de los minerales y desarrollaron los principios de la actual clasificación química de los minerales.

En 1815, el naturalista francés Cordier aplicó su microscopio a fragmentos de minerales triturados y sumergidos en agua, con esto da inicio al “método de inmersión” el cual fue desarrollado posteriormente como una técnica importante para el estudio de las propiedades ópticas de los minerales. La utilidad del microscopio en el estudio de las propiedades ópticas de los minerales se incrementó de manera importante por la innovación, en 1828 por el escocés William Nicol, de un dispositivo polarizante que permite el estudio sistemático del comportamiento de la luz en las sustancias cristalinas.

En la última parte del Siglo XIX, Fedorov, Schoenflies y Barlow, trabajaron independientemente y desarrollaron casi de manera simultánea las teorías para la simetría interna y el orden dentro de los cristales, con lo cual llegaron a ser los fundadores del trabajo posterior en Cristalografía de Rayos X.

El descubrimiento más trascendente del Siglo XX es atribuido a Max Von Laue de la Universidad de Munich, quien sugirió un experimento ejecutado por Fiedrich y Knipping, el cual consistió en demostrar que los cristales podían difractar los Rayos X. De esta manera fue proporcionado por primera vez el arreglo periódico y ordenado de átomos en la materia cristalina. Casi de manera inmediata, la difracción de Rayos X llegó a ser un método poderoso para el estudio de los minerales y las demás sustancias cristalinas, y en 1914 las primeras determinaciones de la estructura cristalina fueron publicadas por W.H. Bragg y W.L. Bragg en Inglaterra. La aplicación de paquetes computacionales conjuntamente con modernos equipos de difracción y fluorescencia de Rayos X ha hecho posible la relativa rapidez en la determinación de estructuras cristalinas altamente complejas. El advenimiento de la microscopía electrónica y por tunelamiento para el estudio de los minerales a micro escala ha proporcionado aún otra herramienta poderosa utilizada en la actualidad de manera rutinaria, para el estudio de la química de los minerales compuestos, sintéticos y vidrios. Asimismo, la Mineralogical Society of America desde 1937 hace un reconocimiento cada año, a investigadores de diferentes nacionalidades, quienes han dirigido sus investigaciones para incrementar el conocimiento mineralógico y que sean consideradas como contribuciones al enriquecimiento científico de la Mineralogía.

Ramificaciones de la Minerología

Para un conocimiento más completo, la Mineralogía se ha ramificado objetivamente en grandes apartados que bien podrían ser, en la actualidad, ciencias totalmente independientes y cada una de ellas se aboca a estudiar un apartado específico de las propiedades de los minerales o bien, enfocarse en el estudio de su origen, asociaciones y forma de ocurrencia, su uso en las industrias como materia prima o sus aplicaciones como materiales ornamentales.

Si consideramos la definición inicialmente manifestada para la Mineralogía, como la ciencia que estudia a los minerales bajo los conceptos de origen, estructura interna, forma externa, composición, propiedades físicas y químicas, asociaciones, usos y aplicaciones, se puede establecer que en función de estos conceptos se den las divisiones o ramificaciones de la Mineralogía, siendo principalmente las siguientes:

CRISTALOGRAFÍA.- es la ciencia que estudia a los cristales en su estructura interna, forma externa y las leyes que gobiernan su crecimiento.

MINERALOGENIA ó MINERALOGÉNESIS.- es el estudio del origen de los minerales, aplicando los principios básicos de química y termodinámica. Esta ramificación de la Mineralogía establece que los principales procesos de formación de minerales son:

• a partir de mezclas silicatadas fundidas

• por sublimación

• a partir de soluciones acuosas

• por procesos metamórficos

• por procesos metasomáticos

• por procesos de alteración (transformación)

MINERALOGÍA FÍSICA.- es el estudio de las propiedades físicas de los minerales. Identificándose las propiedades que están en función de la cohesión, de la luz, propiedades magnéticas y conductividad eléctrica.

MINERALOGÍA ÓPTICA.- Dentro de la mineralogía física, una propiedad importante en los minerales es el estudio del comportamiento de las diferentes longitudes de onda a través de ellos, dando lugar a ésta técnica de estudio de los minerales. La cual se puede definir como el estudio de los minerales en sección delgada (30 micras de grosor) bajo el microscopio polarizante o petrográfico. Si el análisis óptico se realiza por el estudio del comportamiento de las longitudes de onda que son reflejadas por los minerales opacos, se establece una ramificación más, conocida como MINERAGRAFÍA, la cual es el estudio de los minerales opacos en sección pulida y bajo el microscopio de reflexión o mineragráfico.

MINERALOGÍA QUÍMICA.- estudia los principios químicos generales aplicados a las especies minerales, como son los ensayes por vía seca y por vía húmeda.

CRISTALOQUÍMICA.- estudia las relaciones entre la estructura cristalina de los cuerpos y sus propiedades físicas y químicas.

MINERALOGÍA SISTEMÁTICA.- clasifica y describe a las especies minerales, considerando su origen, cristalografía, variedades mineralógicas, propiedades físicas y químicas, asociaciones usos y aplicaciones.

MINERALOGÍA DETERMINATIVA.- aplica los conocimientos de Cristalografía, Mineralogía física (óptica y mineragrafía), Mineralogía química y Mineralogía sistemática para la identificación de las especies minerales.

MINERALOGÍA ECONÓMICA.- es el estudio de los minerales como materia prima de muchas industrias, ya que su localización, explotación y beneficio juegan un papel importante en la economía de las naciones. La clasificación mayormente aceptada, para el rendimiento económico de los minerales, está en función de la presencia de un elemento químicamente metálico o combinación de metales y se estudian aparte de los yacimientos o minerales que poseen uno o varios elementos químicamente no metálicos.

GEMOLOGÍA.- es el estudio de las gemas y éstas son minerales, mineraloides, minerales orgánicos y sintéticos que por sus cualidades de color, brillo y forma nos parecen bellos. En general las gemas y piedras preciosas son aquellos minerales y mineraloides escasos y con cierta dureza, belleza, pureza, brillo, color, utilizados con fines ornamentales.

Véase también

• Cristaloquímica
• Cristal
• Roca
• Gema
• Gemología

Referencias

• http://www.educared.org/global/educared/;jsessionid=7995C6B9181722833C0C7AE404168B79
• http://littlebullet2.tripod.com/Paginas/mingen.htm#_Toc81293338

Enlaces externos

• Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre Mineralogía. Commons
• Georg Agricola's "Textbook on Mineralogy" sobre Mineralogía y gemmas Traducido desde el Latin por Mark Bandy. Título original: "De Natura Fossilium".
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