Transcript clase estructura de mATERIALES

UNIVERSIDAD PRIVADA
JUAN MEJÍA BACA
ESTRUCTURA
CRISTALINA DE LOS
MATERIALES
Profesor: Ing. Alberto Carrasco Tineo
Los sólidos tienen una importancia
crucial en la ciencia y la técnica
debido al auge que ha tenido
últimamente el área conocida como
“nuevos materiales”.
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Estructuras Cerámicas Cristalinas.Estructuras Iónicas:
Estable
Estable
Inestable
Cloruro de cesio.-
Red Cúbica Simple;
Relación de radios : 0,94
CsCl: igual número de cationes que de aniones
Radio Cs+ = 0,170 nm
Radio Cl- = 0,181 nm
NC: 8
Fluorita o Fluoruro de calcio.Fórmula química CaF2
Red FCC de cationes Ca2+ con los aniones F- ocupando los intersticios tetraédricos
Cuatro Ca2+
+8
Ocho F-
-8
Sólidos amorfos.-
Estructura de la sílice cristalina (a) y de la sílice amorfa (b).
Polímero amorfo.
• POLÍMEROS CRISTALINOS Y AMORFOS
• En el caso de los polímeros, las cadenas son muy largas
y fácilmente se enmarañan y a demás, en el estado
fundido se mueven en un medio muy viscoso, así que no
puede esperarse en ellos un orden tan perfecto, pero de
todas maneras, algunos polímeros exhiben
ordenamiento parcial en regiones llamadas cristalitos.
• Se distinguen regiones de dos clases: las cristalinas, en
la que las cadenas dobladas varias veces en zigzag
están alineadas formando las agrupaciones llamadas
cristalitos; y otras regiones amorfas, en la que las
cadenas se enmarañan en un completo desorden.
Los Minerales.
Pseudomalaquita
Mineral:
a)
b)
Se define como sustancia homogénea de uno o más
elementos formados mediante procesos inorgánicos
naturales.
Se clasifican en:
Minerales Nativos: aparecen sin combinarse con átomos
diferentes de otros elementos. Ejemplo: Oro, Plata,
Azufre, Grafito y Diamante (C) (Mineral Primario).
Minerales Secundarios: son minerales primarios que
pueden sufrir alteraciones químicas por lo cual se
transforma gradualmente en otro. Ejemplo: Galena
(PbS), que se oxida en el ambiente y puede transformarse
en Anglesita (PbSO4) y Cerusita (PbCO3).
Cuarzo
Estructura cristalina:
Los átomos o iones se
ordenan en el espacio para
formar
una
estructura
regular repetida con ángulos
bien definidos en los vértices
donde se unen las caras
llamados sólidos cristalinos.
Los que no tienen estructura
cristalina
sino
que
sus
átomos están distribuidos
desordenadamente,
se
denominan sólidos amorfos
(vidrio).
¿Cuáles son las características del mineral y del
cristal, cuáles son las diferencias entre ellos?
Un mineral es un conjunto (natural formado) de elementos
químicos. Generalmente los elementos Si, Al, K, Na, Fe, Ca,
Mg, Cl, O, (entre otros) forman el mineral. Los nombres de
los minerales dependen de su formula y de su estructura
atómica.
Un conjunto de minerales se llama roca. El nombre de la
roca depende de su génesis y del contenido en minerales.
Algunas rocas son monominerálico, es decir principalmente
contienen un mineral (como la caliza a la calcita).
Propiedades físicas de los minerales
Morfología
Se distingue la combinación de las caras del mineral/cristal y
el hábito del mineral/cristal.
Combinación de las caras
La combinación de las caras del cristal significa el conjunto de
todas las caras del cristal o bien la forma cristalina, la cual
depende de la simetría del cristal.
P.e. la galenita PbS y la halita NaCl, que pertenecen al sistema
cúbico pueden cristalizar como cubos, además la galenita
puede cristalizar en una combinación de cubo y octaedro,
granate cristaliza en la forma romboédrica, en la forma
isotetraédrica o en una combinación de dichas dos formas.
PROPIEDADES. FORMA
Cúbico
halita, galena, pirita, fluorita, silvina,
Romboédrico
calcita, dolomita, ..
Octaédrico
fluorita, pirita,
diamante, metales
nativos, ..
Rombododecaédrico
granate
Trigonal columnar
turmalina, calcita, cuarzo,
Las caras de un cristal (habito)
Cuando los cristales crecen sin interferencias, adoptan formas
relacionadas con su estructura interna. El hábito se refiere a
las proporciones de las caras de un cristal.
Existen varias formas del hábito:
Columnar: alargado en una dirección y semejante a las
columnas. Ejemplo: cristales de corindón.
Prismático: alargado en una dirección. Ejemplo: cristales de
andalucita.
Tabular: alargado en dos direcciones. Ejemplo: cristales de
barita.
Laminar: alargado en una dirección y con bordes finos.
Ejemplo: cristales de hornblenda.
Hojoso: similar a las hojas, que fácilmente se separa en
hojas. Ejemplo: moscovita.
Botroidal: grupo de masas globulares, por ejemplo grupo de
masas esferoidales de malaquita.
Reniforme: fibras radiadas, que terminan en superficies
redondeadas. Ejemplo: hematita.
Granular: formado por un agregado de granos.
Masivo: compacta, irregular, sin ningún hábito sobresaliente.


CALCOPIRITA, MAGNETITA
OLIVINO Y GRANATE
(ALMANDINO), FUENTE DE
EXTRACCIÓN DEL HIERRO
MINERAL Y MENA COMUN DEL
HIERRO, SE CARACTERIZA
POR TENER GRANDES
CUALIDADES MAGNETICAS,
GENERALMENTE ES DE COLOR
HIERRO Y OPACA


HIERO EN ESTADO
NATURAL
COMPUESTO DE
MAGNETITA Y
OLIGISTO
ES UN ELEMENTO
METÁLICO,
MAGNÉTICO,
MALEABLE.
Oro
Formula: Au
Dureza: 2,5 - 3
Peso específico: 15,5 - 19,3
Color: amarillo, dorado
Color de la raya:
Brillo: metálico
Cristales:
Fracturamiento:
Sistema cristalino:
Origen: hidrotermal
Cobre
Formula: Cu
Dureza: 2,5 - 3
Peso específico: 8,5 - 8, 9
Color: rojo de cobre, tal vez
verde
Color de la raya: rojo
metálico
Brillo: metálico
Cristales: cubos
Fracturamiento:
Sistema cristalino: cúbico
Origen: hidrotermal,
sedimentario
Azufre
Formula: α S
Dureza: < 2
Peso específico: 2,0 2,1
Color: amarillo
Color de la raya: blanca
Brillo: diamantino
Cristales: piramidal
Fracturamiento: bien,
concoide
Sistema cristalino:
romboédrico
Origen: volcánico
Sulfuros incluido compuestos de selenio (Selenide),
arsenurios (Arsenide), telururos (Telluride),
antimoniuros (Antimonide) y compuestos de bismuto
(Bismutide).
Los sulfuros se distinguen con base en su proporción
metal:azufre según el proposito de STRUNZ (1957,
1978).
Ejemplos son galena PbS, esfalerita ZnS, pirita FeS2,
calcopirita CuFeS2, argentita Ag2S, Löllingit FeAs2.
Calcopirita
Blenda
Niquelina
Galena
Haluros
Los aniones característicos son los halógenos F, Cl, Br,
J, los cuales están combinados con cationes
relativamente grandes de poca valencia, p.e. halita
NaCl, silvinita KCl, fluorita CaF2.
Formula: NaCl
Dureza: 2
Peso específico: 2,1 -2,2
Color: blanco,
transparente, rosado
Color de la raya: blanco
Brillo: vítreo
Cristales: cúbico
Fracturamiento: perfecto
Sistema cristalino: cúbico
sabor de al
Origen: sedimentario
Minerales parecidos:
Silvinita
Óxidos y Hidróxidos
Los oxidos son compuestos de metales con oxígeno
como anión, p.e. cuprita Cu2O, corindón Al2O3,
hematita Fe2O3, cuarzo SiO2, rutilo TiO2, magnetita
Fe3O4.
Los hidroxidos están caracterizados por iones de
hidroxido (OH-) o moleculas de H2O-, p.e. limonita
FeOOH: goethita *-FeOOH, lepidocrocita *-FeOOH.
Formula: SiO2
Dureza: 7
Peso específico: 2,65
Color: transparente,
blanco, diferentes
Color de la raya:
blanco
Brillo: vítreo, oleoso,
Cristales: columnar,
piramidal
Fracturamiento:
concoide
Sistema cristalino:
hexagonal, trigonal
Origen: hidrotermal,
ígnea, sedimentario
Minerales parecidos:
Cordillerita, Berilo,
Topas
Formula: Fe3O4
Magnetita
Dureza: 5,5- 6
Peso específico: 4,9 - 5,2
Color: negro, azul oscuro
Color de la raya: negro - gris, café
Brillo: semimetálico
Cristales: octaedos
Fracturamiento: concoide
Sistema cristalino: cúbico
Origen: hidrotermal, magmático
Minerales parecidos: Cromita, Ilmenita
Formula: MnO2
Pirolusita
Dureza: 2 - 6
Peso específico: 4,7 - 5,0
Color: negro - gris oscuro
Color de la raya: negro
Brillo: semi-metálico
Cristales: aguja
Fracturamiento: irregular
Sistema cristalino: rhombico
Origen: hidrotermal, sedimentario
> común: forma dendrítica
Minerales parecidos: Manganita
Carbonatos
El anión es el radical carbonato (CO3)2-, p.e. calcita
CaCO3, dolomita CaMg(CO3)2, malaquita
Cu2[(OH)2/CO3].
Formula: CaCO3 Calcita
Dureza: 3
Peso específico: 2,6-2,8
Color: transparente, blanco,
otros
Color de la raya: blanco
Brillo: vidrio
Cristales: trigonal
Fracturamiento: muy bien en
tres direcciones
Origen: vetas, hidrotermal,
sedimentario
-reacción fuerte con ácido
clorhídrico
Azurita
Formula: Cu3[(OH/CO3]2
Dureza: 3,5 - 4
Peso específico: 3,7 - 3,9
Color: azul-claro
Color de la raya: azul claro
Brillo: vítreo
Cristales: tabular, columnar
Fracturamiento: perfecto
Sistema cristalino:
monoclínico
Origen: hidrotermal,
sedimentario
Formula: CaCO3 Aragonito
Dureza: 2,9-3
Peso específico: 3,5 - 4
Color: blanco (amarillo claro)
Color de la raya: blanco
Brillo: vítreo
Cristales: columnar, aguja,
tabular
Fracturamiento: irregular,
concoide
Sistema cristalino: romboédrico
Origen: hidrotermal,
sedimentario
Estalactitas son de Aragonito
Minerales parecidos: Calcita,
Estroncianita, Baritina
Sulfatos, Wolframatos, Molibdatos y Cromatos
En los sulfatos el anión es el grupo (SO4)2- en el cual el
azufre tiene una valencia 6+, p.e. en la barita BaSO4, en
el yeso CaSO4*2H2O.
En los wolframatos el anión es el grupo wolframato
(WO4)4-, p.e. scheelita o bien esquilita CaWO4.
Formula: Ca[SO4] x 2 H2O Yeso
Dureza: 1,5 - 2
Peso específico: 2,3 -2,4
Color: blanco
Color de la raya: blanca
Brillo: vítreoso
Cristales: columnar, agujas
Fracturamiento:
Sistema cristalino: monoclínico
Origen: hidrotermal, sedimentario
Minerales parecidos: anhidrita, Caolinita
Chalcantita
Formula: Cu [SO4] x 5 H2O
Dureza: 2,1
Peso específico: 2,1 - 2, 3
Color: azul
Color de la raya: blanca
Brillo: vítreo, translucido
Cristales: laminar
Fracturamiento: irregular
Sistema cristalino: triclínico
Origen: hidrotermal, vetas
Fosfatos, Arseniatos y Vanadatos
En los fosfatos el complejo aniónico (PO4)3- es el
complejo principal, como en el apatito Ca5[(F, Cl,
OH)/PO4)3]los arseniatos contienen (AsO4)3- y los
vanadatos contienen (VO4)3- como complejo aniónico.
Silicatos
Es el grupo más abundante de los minerales
formadores de rocas donde el anión está formado por
grupos silicatos del tipo (SiO4)4-.
La estructura de los silicatos
Más del 90% de los minerales que forman las rocas son
silicatos, compuestos de silicio y oxígeno y uno o más iones
metálicos.
Los principios estructurales de los silicatos son los
siguientes:
a) Cada uno de los silicatos tiene como compuesto básico un
ion complejo de forma tetraédrica. Este tetraedro consiste en
una combinación de un ion de silicio con un radio de 0.42Å,
rodeado por 4 iones de oxígeno con un radio de 1.32Å tan
estrechamente como es posible geométricamente. Los iones de
oxígeno se encuentran en las esquinas del tetraedro y aportan
al tetraedro una carga eléctrica de -8 y el ion de silicio
contribuye con +4. Así , el tetraedro puede considerarse como
un anion complejo con una carga neta de -4. Su símbolo es
[SiO4]4-. Se lo conoce como anión silicato.
Feldespato Potásico. (Ortoclasa: KAlSi3O8)
Dureza: 6.
G: 2,6.
Brillo: Vítreo,
transparente a
translúcido.
Color: Rosado, blanco
amarillo.
Clivaje: En 2 direcciones
que se cortan a 90º.
Fractura: concoidal,
cuando no se parte según
planos de clivaje.
Maclas: frecuentemente
en cristales bien
formados.
Nota: Se altera con
facilidad, especialmente
en presencia de aguas
carbonatadas y origina
minerales de arcilla tipo
caolín.
Feldespato Plagioclasa. (Albita: NaAlSi3O8) (Anortita: CaAl2Si2O8)
Dureza: 6 a 6,5.
G: 2,6 a 2,8.
Brillo: Vítreo.
Color: Blanco, gris
anaranjado.
Clivaje: en dos direcciones
que se cortan a 86º.
Maclas: Muy comunes del
tipo polisintéticas.
Nota: Un plano de
exfoliación basal en un
mineral de plagioclasa
aparece normalmente
cruzado`por bandas o
estrías paralelas que
constituyen una de las
mejores pruebas de que el
mineral pertenece a la serie
de las plagioclasas.
Se alteran a minerales de
arcilla.
MICAS
Biotita (K(Mg,Fe)3(AlSi3O10)(OH)2 y
Muscovita (KAl2(AlSi3O10)(OH)2
Dureza: 2,5 a 3.
G: 2,7 a 3,1.
Brillo: reluciente, transparente a ópaco (biotita).
Color: verde oscuro a negro (biotita).
Clivaje: en una dirección (perfecto).
Maclas: No tiene.
Nota: La biotita puede reducirse con gran facilidad a placas,
muy delgadas flexibles y elásticas y que son paralelas al plano
de clivaje.
La muscovita presenta
Brillo: Vítreo a sedoso, transparente a translúcido.
Color: incoloro, en bloques gruesos con tonalidad amarillas,
pardas, verdes o rosadas.
Piroxenos
Son por lo general de
colores verde oscuro a
negro.
Poseen brillo mate a
apagado.
Tienen dureza entre 5 y 6.
Tienen densidad entre 3,2
a 3,5.
Corresponden a silicatos
complejos de calcio,
magnesio y hierro que
aparecen en rocas ígneas,
principalmente en rocas
básicas tales como gabros
y basaltos.
Anfíboles
Familia de minerales similares
a los piroxenos en cuanto a
composición, pero
generalmente con más iones
de hidróxilo (OH).
Cristales prismáticos, largos y
con 6 caras.
Color verde a negro o
castaño.
Tienen brillo más vítreo que
los piroxenos.
Dureza variable entre 5 y 6.
Poseen densidad entre 3,2 a
3,5.
Clivaje imperfecto en 2
direcciones que se cortan en
50º ó 120º
aproximadamente.
Olivino (Forsterita: Fe2(SiO4) (Fayalita: Mg2(SiO4)
Dureza: 6,5 a 7.
G: 3,3 a 3,4.
Brillo: Vítreo a lustroso,
transparente a
translúcido.
Color: Verde olivo, café o
rojizo.
Clivaje: No tiene.
Maclas: No tiene.
Fractura: Concoidal.
Nota: Es un mineral
corriente en rocas ígneas
básicas a ultrabásicas, y
aparece en cristales
deformados y aplastados
frecuentemente en forma
de granos y masas
granulares.
wolframita
Estructura cristalina de WO3