Tema 2 Matèria i Minerals AG1012

Professor
Sergi Meseguer Costa
Àrea de Cristal·lografia i Mineralogia
Departament de Ciències Agràries i del Medi Natural, Universitat Jaume I
Tema 3: Matèria i Minerals

1. Introducció a la Geologia: estructura, elements, minerals, roques,
ambientes geològics (cicle de les roques), evolució de la Terra (T1
Introducció a la Geologia,T12 L’interior de laTerra)
2. Classificació de minerals i roques i, tectònica de plaques (T3 ,T2)
3. Processos que transformen les roques: geodinàmica externa,
Estratigrafia, Geomorfologia, els temps geològics. (T6,T7,T9)
4. Geologia regional: geologia estructural, cartografia geològica, El
Sistema Ibèric, preparació de l’eixida de camp (T10,T23)
Sergi Meseguer Costa Departament de Ciències Agràries i del Medi Natural

1. Minerals: components bàsics de les roques.
Composició dels minerals
A. Estructura atòmica
B. Enllaç
2. Estructura dels minerals
3. Propietats físiques dels minerals
A. Forma cristal·lina
B. Brillantor
C. Color
D. Ratlla
E. Duresa
F. Exfoliació
G. Fractura
H. Pes específic
I. Altres propietats dels minerals

4. Grup de minerals
A. Els silicats
B. Silicats comuns
C. Minerals silicatats importants
5. Síntesi
A. Resum del capítol
B. Preguntes de repàs
C. Terminologia /Taller de premsa

• L’escorça terrestre i els oceans son la font d’una
ampla varietat de minerals útils i essencials:
metalls base (Cu, Pb, Zn), metalls preciosos (Au,
Pt), alumini, caolí, talc, grafit, diamant, quars,
argiles, minerals tecnològics (Silici), roques i
minerals industrials.
• Conformen creixen les necessitats de minerals
de la societat moderna, ho fa també la necessitat
de localitzar més zones d’abastiment de minerals
útils, minerals geostratègics.
• A més a més els usos econòmics de les roques i
els minerals, estan condicionats a les propietats
dels minerals i als llocs on els podem trobar.

Matèria i minerals:
• són els components bàsics de les roques i
de la geosfera.
• Origen natural.
• Inorgànic.
• Sòlid.
• Ha de posseir una estructura interna
ordenada, es a dir, els seus àtoms han d’estar
disposats segons un model definit.
• Ha de tenir una composició química
definida, que puga variar dintre d’uns límits.
• Òpal=mineraloid, manca d’estructura
interna ordenada.

Roca
• Una roca és qualsevol massa sòlida de matèria
mineral, o semblant a mineral, que es presenta de
forma natural com a part del nostre planeta.
• Poden ser monominerals: quarsita
• Poden ser poliminerals: granit
• Una roca és un agregat mineral que s’ha format en
el mateix episodi geològic.
• Les roques volcàniques obsidiana i pumita, són
substàncies vítries no cristal·lines, i el carbó, consisteix
en restes orgànics sòlids.
• La major part de les roques són agregats minerals,
les propietats de les quals venen determinades en
gran mesura per la composició química i l’estructura
interna dels minerals que contenen.

Matèria i minerals:
• Cadascun dels quasi 4000 minerals de la Terra,
està exclusivament definit per la seua composició
química i la seua estructura interna. Cada mostra
del mateix mineral conté els elements reunits en
un model regular i repetitiu.
• En l’actualitat es coneixen 112 elements, dels
quals només 92 apareixen de forma natural.
• Alguns minerals com l’or i el sofre estan
compostos exclusivament d’un element. No
obstant la majoria consten d’una combinació de
dos o més elements, reunits per a formar un
compost químicament estable.
• Àtom: la part més petita de la matèria que
conserva encara les característiques d’un
element.

Estructura atòmica i enllaç:
• Els àtoms tenen una regió central denominada
nucli, que conté protons molt densos (partícules
amb càrrega elèctrica positiva) i neutró igualment
densos (partícules amb càrrega elèctrica neutra).
Envoltant al nucli hi ha partícules molt lleugeres
denominades electrons que viatgen a grans
velocitats i tenen càrrega negativa.
• Es solen representar els àtoms en diagrames
que mostren els electrons en òrbites al voltant del
nucli. Tanmateix, els electrons no viatgen en el
mateix pla. A més a més, creen zones esfèriques
de càrrega negativa al voltant del nucli denominats
nivells d’energia o capes.
• El nombre de protons trobat en un nucli atòmic
determina el nombre atòmic i el nombre de
l’element.

• Els àtoms elèctricament són neutres quan
presenten el mateix nombre d’electrons que de
protons.
• Un element, és un gran cúmul d’àtoms
elèctricament neutres, i que tenen tots el
mateix nombre atòmic.
• Cada electró es va afegint d’una manera
sistemàtica a un nivell d’energia particular o
capa. En general, els electrons entren en nivells
d’energia superiors després de què els nivells
d’energia inferior s’hagen omplert fins la seua
capacitat.
• La primera capa principal conté un màxim de
dos electrons, mentre què cadascuna de les
capes superiors conté vuit o més electrons.
Principi d'Aufbau
En l'estat no excitat d'un àtom (l'estat més normal), la
configuració electrònica segueix el Principi d'Aufbau.
Segons aquest principi, els electrons entren en els orbitals,
en ordre d'energia creixent. És a dir, el primer electró d'un
àtom, es col·loca en l'orbital de menor energia, el segon
en el següent menys energètic, i així successivament. A
continuació es mostra una taula amb l'ordre en què
s'omplen els orbitals.

s (màxim 2e-)
p (màxim 6e-)
d (màxim 10e-)
f (màxim 14e-)
g (màxim 18e-)
Les propietats químiques d'un àtom depenen molt de
com estan ordenats els electrons en els orbitals de més
energia (de vegades anomenats de valència), a part
d'altres factors com el radi atòmic, la massa atòmica, o
l'accessibilitat d'altres estats electrònics.
Conforme es baixa en un grup d'elements, des del més
lleuger al més pesat, els electrons més externs, en
nivells d'energia més alts, i que per tant és més fàcil que
participen en les reaccions químiques, estan en el
mateix orbital, amb una forma semblant, però amb una
energia i distància al nucli majors. Per exemple,
el carboni i el plom tenen quatre electrons en els seus
orbitals més externs.
A causa de la importància dels nivells energètics més
exteriors, les diferents regions de la taula periòdica es
divideixen en blocs, anomenant-se segons l'últim nivell
ocupat: elements del bloc s, elements del bloc
p, elements del bloc d i elements del bloc f, tal com es
veu en el diagrama.

• Els àtoms tenen una regió central denominada
nucli, que conté protons molt densos (partícules amb
càrrega elèctrica positiva) i neutró igualment densos
(partícules amb càrrega elèctrica neutra). Envoltant al
nucli hi ha partícules molt lleugeres denominades
electrons que viatgen a grans velocitats i tenen
càrrega negativa.
• Es solen representar els àtoms en diagrames que
mostren els electrons en òrbites al voltant del nucli.
Tanmateix, els electrons no viatgen en el mateix pla. A
més a més, creen zones esfèriques de càrrega negativa
al voltant del nucli denominats nivells d’energia o
capes.
• El nombre de protons trobat en un nucli atòmic
determina el nombre atòmic i el nombre de
l’element.

Enllaç:
• Els elements es combinen entre si per a formar
una amplia varietat de substàncies més complexes.
La gran força d’atracció que uneix els àtoms es
denomina enllaç químic.
• Quan un enllaç químic uneix dos o més elements
en proporcions definides , la substància es denomina
compost. La majoria dels minerals són compostos
químics.
• Per què els elements s’uneixen per a formar
compostos?
• Són les forces elèctriques les que mantenen junts
els àtoms. A més a més es sap que l’enllaç químic
provoca un canvi en la configuració electrònica dels
àtoms units. Són els electrons de valència els que
intervenen (electrons de capa externa) els que
intervenen generalment en l’enllaç químic.

Enllaç atòmic
• Excepte en la primera capa, que conté dos
electrons, es produeix una configuració estable
quan la capa de valència conté 8 electrons.
• Només els gasos nobles tenen una capa
externa completa. Són els elements menys
reactius des del punt de vista químic.
• Tota la resta d’àtoms busquen una capa de
valència que continga 8 electrons, com els
gasos nobles.
• La majoria dels àtoms són químicament
reactius i s’uneixen entre si per assolir la
configuració estable dels gasos nobles
conservant alhora la neutralitat elèctrica
general.

Enllaç iònic:
• Un àtom cedeix els seus electrons de valència i
l’altre els utilitza per completar la seua capa externa
(Halita NaCl), assolint-ne una configuració estable
que té 8 electrons a la seua capa més externa. Els
àtoms de Na i de Cl han adquirit la configuració
electrònica de gas noble (anío/catió).
• Un enllaç iònic és l’atracció d’ions amb càrregues
oposades entre si produint un compost
elèctricament neutre.
• Els compostos iònics consisteixen en una
disposició ordenada d’ions amb càrregues oposades
reunides segons una proporció definida que
subministra una neutralitat elèctrica global.
• Les propietats d’un compost químic són
completament diferent dels elements que el
composen.

Enllaços covalents:
• La majoria dels minerals són compostos
químics amb propietats úniques que són molt
diferents que els composen. Una roca, d’altra
banda, és una mescla de minerals, conservant
cada mineral la seua pròpia identitat.
• No tots els àtoms es combinen mitjançant la
transferència d’electrons per formar ions. Altres
àtoms comparteixen electrons (O2, H2, Cl2)
existeixen molècules estables que consisteixen
en dos àtoms reunits, sense transferència
completa d’electrons.
• L’enllaç covalent és aquell enllaç produït al
compartir electrons.

Altres enllaços :
• Molts dels enllaços en realitat són híbrids.
Consisteixen en cert grau en compartir electrons,
com els enllaços covalents, i en certa mesura en la
transferència d’electrons, com en l’enllaç iònic,
dintre del mateix compost.
• En molts silicats , els àtoms de silici i d’oxigen
formen enllaços covalents per constituir el bloc de
construcció bàsic comú a tots els silicats. Aquestes
estructures, al seu torn, s’uneixen mitjançant
enllaços iònics a ions metàl·lics, produint diversos
compostos elèctricament neutres.
• Hi ha altres enllaços en els que els electrons de
valència són lliures per migrar d’un ió a un altre. Els
electrons de valència actuen com pegament elèctric.
Un exemple seria l’or, coure, plata, alumini, i es
denomina enllaç metàl·lic.
• L’enllaç metàl·lic és el responsable de l’elevada
conductivitat elèctrica dels metalls, de la facilitat
amb el que son modelats i d’altres moltes propietats
dels metalls.

Isòtops i radioactivitat
• Les partícules subatòmiques són tan
increïblement petites que es va idear una unitat
especial per expressar la seua massa. Un protó o un
neutró té una massa similar a la unitat de massa
atòmica, mentre que un electró és només dues
mil·lèsimes d’u.m.a.
• El nombre màssic: neutrons i protons.
• Un àtom sempre té el mateix nombre de
protons però freqüentment el de neutrons sol variar.
Aquestes variant del mateix element es denominen
isòtops.
• Els isòtops inestables es desintegren mitjançant
un procés: desintegració radioactiva, on els nuclis
inestables es descomponen espontàniament,
emetent partícules subatòmiques o energia
electromagnètica similar als raigs X, o ambdues.
• La velocitat a la qual es descomponen els nuclis
inestables és uniforme i mesurable, el que
converteix a aquests isòtops en rellotges útils per la
datació dels esdeveniments de la història terrestre.

Estructura dels minerals:
• Un mineral està compost per una disposició ordenada
d’àtoms químicament units per a formar una estructura
cristal·lina concreta. Aquest ordenament intern es
reflecteix en els objectes de formes regulars que
denominem cristalls.

• Què determina l’estructura cristal·lina
particular d’un mineral?
• La càrrega dels ions que intervenen
• La seua mida
• Per a formar compostos iònics estables, cada
ió de càrrega positiva s’envolta pel major
nombre d’ions negatius que es puguen
acomodar per mantenir la neutralitat elèctrica, i
viceversa.

• Polimorfisme: minerals que amb la mateixa
composició química presenten diferents
estructures cristal·lines (grafit/ diamant,
calcita/aragonita, quars/tridimita/cristobalita,
ortosa/microclina/sanidina).
• La transformació d’un polimorf en un altre
es denomina canvi de fase (olivina/espinela).

Propietats físiques:
• Els minerals són sòlids formats per processos
inorgànics. Cada mineral té una disposició
ordenada d’àtoms (estructura cristal·lina) i una
composició química definida, que li proporciona
un conjunt únic de propietats físiques.
Principals propietats:
• Forma cristal·lina
• Lluïssor o Brillantor
• Color
• Ratlla
• Duresa
• Exfiliació i fractura
• Pes específic
• Altres propietats (punt de fusió,
birrefringència...)

Grups minerals:
• Es coneixen més de 4000 minerals.
Però només una dotzena de minerals són
abundants i constitueixen els minerals
formadors de roques.
• Malgrat que s’han identificat 92
elements de manera natural, només 8
d’ells són comuns en la constitució de les
roques de la capa més externa de la Terra.
Junts, aquests 8 elements constitueixen
el 98% de l’escorça.
• L’oxigen i el silici es combinen
fàcilment per formar l’estructura del grup
mineral més comú de l’escorça terrestre,
els silicats.
• L’altre grup de minerals no tan
abundant seria el de no silicats,elements
nadius, carbonats, sulfurs...
Elements %
Oxigen 46,6
Silici 27,7
Alumini 8,1
Ferro 5,0
Calci 3,6
Sodi 2,8
Potassi 2,6
Magnesi 2,1

Silicats

Silicats clars (leucocràtics):
• Són els silicats no ferromagnesians, tenen
un color clar i una densitat de 2,7.
• Contenen quantitats variables de: Al, K,
Na, Ca, més que de Fe i Mg.
• Grup dels feldspats.
• Quars.
• Moscovita.
• Minerals de l’argila.

Silicats foscos
(melanocràtics):
• Són els silicats ferromagnesians, tenen un
color fosc i una densitat de 3,2 a 3,6.
• Contenen quantitats variables de Fe i Mg, i
en menor mesura Al, K, Na, Ca.
• Grup de l’olivina.
• Grup dels piroxens.
• Grup dels amfíbols.
• Biotita.
• Granat.

Silicats més
abundants a l’escorça:
• Plagioclasa
• Ortosa
• Quars
• Piroxens
• Amfíbols
• Miques
• Argiles
• Altres silicats
• Minerals no silicatats

No Silicats:
• Els minerals no silicatats es solen
subdividir en classes, segons l’anió o el
complex aniònic que tenen en comú
els seus membres.
• Òxids:
• Elements nadius:
• Sulfurs:
• Halurs:
• Carbonats:
• Sulfats:
• Wolframats:
• Borats:

No Silicats:

Minerals sota el microscopi:
• L’estudi de roques i minerals, i les seues
textures es denominat petrografia.
• La petrografia de làmina prima consisteix en
l’estudi de les característiques microscòpiques
sota la llum polaritzada o d’un microscopi
petrogràfic.
• Que són les làmines primes?

Minerals sota el microscopi:
• En el microscopi petrogràfic els minerals
poden ser vistos des de dos condicions de
llum. Nicols paral·lels i nicols creuats.
Clinopyroxene.This one is in basalt.

Tema 2 Matèria i Minerals AG1012

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Viewers also liked

Viewers also liked (20)

Similar to Tema 2 Matèria i Minerals AG1012

Similar to Tema 2 Matèria i Minerals AG1012 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (11)

Tema 2 Matèria i Minerals AG1012