Minerals i Cristalls: Formació i Propietats

Minerals i Cristalls: Formació, Propietats i Tipus

Els elements més abundants a la Terra són el Fe (Ferro), l'O (Oxigen) i el Si (Silici). A l'escorça terrestre, trobem: O, Si, Al (Alumini), Fe, Mg (Magnesi), Ca (Calci), Na (Sodi) i K (Potassi).

Tipus de Material Mineral

Matèria amorfa: Els elements químics que la constitueixen es troben disposats a l'atzar, sense cap ordre periòdic (exemples: vidres volcànics o obsidianes, l'òpal, la limonita).

Matèria cristal·lina: Els seus constituents es troben ordenats periòdicament en l'espai, units per enllaços químics, formant una estructura interna cristal·lina. En l'estat cristal·lí, els àtoms es troben en equilibri tèrmic.

Què és un Cristall?

Un cristall és un sòlid orgànic o inorgànic, amb una estructura interna ordenada i una composició química definida. Pot ser d'origen natural o sintètic. Cristall = matèria cristal·lina. Un cristall es presenta amb formes polièdriques quan té, en el moment de la seva formació, espai, temps i la composició química adequada.

Els minerals estan formats per matèria cristal·lina; tots els minerals són cristalls, però no tots els cristalls són minerals.

Formació de Cristalls

• Per solidificació a partir d'una fosa: Aquest procés s'esdevé quan els materials en estat fos experimenten un descens en la seva temperatura i canvien d'estat (de líquid a sòlid). El refredament ha de ser lent; si és ràpid, es formarà matèria amorfa.
• Per cristal·lització a partir d'una dissolució: Deguda a una precipitació química o bioquímica.
• Per sublimació a partir d'un gas: Un gas forma directament cristalls com a conseqüència d'una baixada de la temperatura. Per exemple, cristalls de sofre a partir de gas sulfurat que expulsen alguns volcans.
• Formació de cristalls en estat sòlid a partir de cristalls previs:
  • Recristal·lització: Augment de la grandària d'un cristall en afegir-s'hi més elements químics.
  • Reajustament mineralògic: Formació d'un nou cristall per reorganització interna dels components d'un cristall preexistent.

Cristal·logènia i Propietats

La cristal·logènia és la formació de cristalls. La nucleació és la formació d'un nucli o partícula inicial, amb les propietats del cristall, que serveix de germen o llavor d'aquest cristall. Després comença el creixement.

Propietats de la matèria cristal·lina:

• És periòdica perquè els seus àtoms es repeteixen en l'espai en intervals iguals. Els llocs on es troben els àtoms o grups atòmics que es repeteixen s'anomenen nusos. Els intervals en els quals es repeteixen els nusos s'anomenen translacions.
• És homogènia: Com que la matèria cristal·lina és un medi periòdic, és una successió de nusos equivalents; tots aquests nusos gaudiran d'idèntiques propietats físiques i químiques.
• És anisòtropa perquè la major part de les seves propietats físiques varien en funció de la direcció i són constants en les direccions coincidents.
• La matèria cristal·lina és isòtropa per a una propietat quan el seu valor és constant en totes les direccions.
• La matèria és simètrica quan admet elements ideals de simetria com el vector de translació, els plans de simetria i els eixos de simetria.

Elements de Simetria

Vector de translació, pla de simetria, centre de simetria i eix de simetria.

Què és un Mineral?

Un mineral és una substància sòlida, element o compost químic, de composició definida (o que varia entre determinats límits), inorgànic, d'origen natural, que té una estructura cristal·lina definida.

• Minerals polimorfs: Són minerals amb la mateixa composició química però diferent estructura interna cristal·lina (exemple: diamant i grafit).
• Minerals isomorfs: Són minerals amb una mateixa estructura cristal·lina però amb una composició química diferent.

Ambients Petrogenètics

Els ambients petrogenètics són zones de la Terra on es produeixen els processos geològics que donen com a conseqüència la formació de minerals i roques. Cada ambient es troba caracteritzat per unes condicions de pressió i temperatura.

• Ambient igni o magmàtic: Es caracteritza per pressions i temperatures que poden fondre les roques, donant lloc als magmes. La formació de magmes és un procés geològic intern anomenat magmatisme. La solidificació dels magmes dóna lloc a minerals i roques ígnies o magmàtiques. Els principals minerals que es formen són els silicats.
• Ambient metamòrfic: Es caracteritza per pressions i temperatures intermèdies, que no produeixen fusió dels materials terrestres, però sí les seves transformacions en estat sòlid. Es produeix el procés intern del metamorfisme, que dóna lloc a la formació de minerals i roques metamòrfiques.
• Ambient sedimentari: Es caracteritza per pressions i temperatures baixes, on tenen lloc els processos externs de meteorització, erosió, transport, sedimentació i diagènesi (processos sedimentaris), que donen lloc a roques sedimentàries.

Roques

Les roques són agregats minerals. El terme "agregat" significa que els minerals que les constitueixen es troben units de manera que conserven les propietats de cadascun; és a dir, les roques són mescles heterogènies de substàncies.