32525194.1987.parte5.pdf

plano paralei..o a ella, es un plano de e.x foliacion en potencia.

El nurnero de

planos po si bles q ueda limitado teo ricamente solo por el espa ciado atomico. Tambien, puede presentarse en mas de una direccion cristalografica y en este caso el grado es diferente segun la direccion, 10 que hara distinguir unas

de

otras.

Desde el punto de vista de sus aplicaciones tecnicas, la exfoliacion es

una

propiedad muy importante que determina las aplicaciones practicas de mu­ chos

minerales; por ejemplo

I

el hecho que la Moscovita se

en amplias y delgadas hojas, junto con sus propiedades su utilizacion en equipos electricos.

pueda exfoliar

aislantes, permite

Un lapiz sirve para escribir debido a

que la perfecta exfoliacion del Grafito, hace que se separen y se adhieran al papel minusculas escamas del mineral al frotar este.

La exfoliacion es tarnbien importante desde el punto de vista taxonomico, pues un cuidadoso

estudio de ella permite determinar muchas veces el sis­

tema cristalino al cual pertenece el ITlineral a partir de fragmentos del mismo. Por ejemplo, un ITlineral con solo una direccion de exfoliacion no puede perte­ necer al sistema CGbico, puesto que cualquier forma de este sistema posee siempre mas de dos caras.

De la misITla forITla, un mineral con tres direc­

clones de exfoliacion de grado desigual, pertenece casi sieITlpre a uno de los :.;~:.;~c.mas Ortorrombico, Monocllnico

0 Tricllnico.

No todos los minerales presentan exfoliacion y solam ente un porcentaje muy

122

pequeno la muestran en grado enlinente, pero en estos casos slrve como crl­ terio decisivo para el diagnostico.

4.2.2

---

PARTICION

En algunos minerales en vez de exfoliacion se puede presentar Particion, segun pIanos paralelos a posibles caras cristalinas, pero con la diferencia que se

presenta en algunos ejenlplares de una especie cristalina, Hlientras

que no aparece en otros, como debe hacerlo siempre la exfoliacion.

Esta propiedad es Hamada taHlbiEm Seudo-clivaje

0 Falso Clivaje y se debe

a iHlpurezas del cristal al crecer, 0 taHlbien a Maclas.

Ci .rtos Hlinerales cuando estan sujetos a tension

0 a presion, desarrollan

pIanos de debilidad estructural a 10 largo de los cuales pueden luego rOHl­ perse.

Los cristales nlaclado s, es pecialHlente los

Poli sintetico s pueden

:3epararse facilHlente a 10 largo de los pIanos de cOHlposicion.

Cuando

en

un nlineral se producen superficies planas por rotura a 10 largo de algunos de dichos pIanos predeterminados, se dice que tiene Particion.

El fenomeno se parece ala exfoliacion, pero hay que distinguirlo de ella por el hecho de que no 10 exhibiran todos los ejeHlplares de un deterHlinado nli­ neral, sino solo aquellos que esten maclados presion apropiada.

123

0

hayan sido sOHletidos a una

4.2.3

EXFOLLACIO N ESFEROIDAL:

Este tipo de ex foliacion se presenta con el aspecto de una cebolla 0 un repollo, es decir el despr e ndimiento de superficies cascaras

0

no se da en capas planas sino como

concavidades.

El fenomeno qu e la produce es una meteorizacion prolongada a gran escala, log rando en la roca y 10 s mine ra les, prin cipalmente de hie rro, una alta hi­ dratacion.

Cuando un mineral no se parte segun superficies planas se debe buscar frac­ tura.

4.2.4

FRACTURA:

Si al ejercer un esfuerzo superior al llmite elastico y pLlstico sobre un mi­ neral, se rompe irregularmente, de manera que no exhibe superficies pla­ nas paralelas, se dice que se ha producido una fractura.

Existen diversas denominaciones que permiten referir los diferentes bpos de fracturas, entre

- Concoidal:

ellas se pueden mencionar como las mas frecuentes:

cuando la fractura tiene superficies suaves, lisas como la cara

interior de una concha.

Esto se observa frecuentemente en sustancias

como el vidrio y el Cuarzo.

124

a Astillosa:

Fibrosa

c uando un min e ral se rompe segun astillas

a fibras.

Se pres enta t lpi c amente en mine rale s can est ructura s de e s ta natur a l eza. par ejemplo, l a Actin olita. - Ganch u da: Desigual

segun una superficie irregular, dentada

a Irre g ular:

a can

filo s puntiagudos.

segUn superficies bastas e irregulares.

Tambien

suele llamarse dentada. - Aspera:

produce superficies carrasposas; can frecuencia se observa en

el Chert. - Plana

a Te rrosa:

4.2.5

DUREZA:

produce granos finos como tie rra, ej emplo en Cali zas.

Se entiende par dureza de un mineral, la resistencia que presenta su super­ ficie a ser rayada Tambj,en

a penetrada

par otro mineral, 6 par un material cualquiera.

suele llama rs e la IIA rafiabilidad II

del mineral y se designa como

1a letra H.

E1 grado

de dureza viene determinado por la facilidad 0 dificultad relativa

can que un mineral es rayado par otro

a par

una lima

a punta

de acero.

Bn i822, Mohs propuso una serie de diez minerales como escala de dureza y

'::'1·

comparacion can ella s puede d~ te rmina rs e la dureza relativa de c ua 1­ mineral

De acuerdo a esta escala, cada uno de esos minerales

capaz de rayar a los situados antes de el en la escala, mientras

125

es

que es

rayado por los que estan des pues.

A continuacion se p r esenta la escala:

1.

Talco

6.

Ortosa

2.

Yeso

7.

Cuarzo

3.

Calcita

8,

Topacio 0 Be rilo

4.

Fl uorita

9,

Corindon

5.

Apatito

10,

Diamante

.­

Mohs procuro que los int ervalos entr e pa res consecutivos de 1a esca1a fueran equivalentes en 10 posible, pero se dio cuenta que el intervalo entre el Corin­ don y el Dian1ante es mucho mayor que los demas, y a pesar de esto, no pudo corregirlo por no conocerse

minerales de dureza

intermedia.

Despues de esta e scala, se han ideado otros metodos para dete nnina r c uan­ titativamente la dureza, y todos ellos han demostrado que los intervalos en­ tre pares de la escala de Mohs son, con excepcion del intervalo 9 - 10, casi iguales.

As! pues, aunque la escala es solo cualitativa, sirve muy bien para

comparar la dureza de los minerales, no siendo facil hallar otra mas ade­ cuada.

Con el fin de determinar la dureza relativa de cualquier n'lineral de acuerdo con esta escala, es necesa rio

determinar si los minerales de la escala

pueden ser rayados 0 no por e1 ejemp1ar en estudio. n'linacion debera t enerse muy en cuenta 10 siguiente:

126

Al efectuar esta deterocurre

muchas veces

que cuando un mineral es mas blando que otro, porciones del primero dejan una huella sobre el segundo, huella que puede ser confundida con una raya. Debera entonces borrarse y solo cuando sea una raya "verdadera perrnane­ , cera.

Muchos mi.nerales se alteran frecuentemente en su superficie, pasando a ejem;:>lares que son m'Jcho mas blandos que el m.ineral original,

debera em­

plearse por 10 tanto una superficie fresca.

Cuando se efectua la prueba de dureza es siempre recomendable confirma rla, repitiendo la operacion y alterando el orden de ejecucion; esto es, no tratar siempre de arana r el nl.ineral A hacerlo con el A

sobre el

con el mineral

B,

sino tambien t ratar de

B.

Existen ademas otros elementos que sirven para dete rrnina r durezas aproxi­ madas, ellos son:

la una (2), una rnoneda de Cobre (3), el acero de un cor­

taplumas (5), el vidrio de una ventant'- (5.5),

y el acero de una lima (6.5).

La dureza e s una propiedad vecto rial y un rnismo cri stal puede pres entar di­ ferentes grados de dureza dependiendo de la direccion cristalografica segun la cual se le raya.

Muchos minerales son mas blandos segu.n las superficies

d.e exfolia cion que en ot ra s di r ec cio ne s .

La razon de 10 anterior es que los enlaces de una estructura cristalina varIan

127

de acuerdo a la di reccion, y por 10 tanto es logico que varle de la mlsma ma­ nera la dureza de

n,lneral.

Incluso en las sustancias que cristalizan en e 1

sistema Cubico no es igual la

fuerza del enlace en todas las direcc i ones, y

par 10 tanto tampoco 10 es la dureza.

Sin enlbargo, en casi todos los casas

la variacion es tan pequefia que generalnlcnte no es facil detectarla

0

no me­

rece nlucha importancia nOnlbrarla; exceptuando el caso po r ejemplo de la Cianita, muy sensible, en la que sobre la superficie de

exfoliacion (100) es

4.5

De igual manera en

paralelamente al eje c, y 6.5

paralelamente

la Calcita se menciona casi sienlpre

un valor de 3

a

b.

de acuerdo a la escala ,

pero algunos cristales que suelen nlostrar el Pinacoide basal, ofracen so­ bre dicha s uperficie un valor de 2

/

a

Una propiedad del Diam ante q lite tiene seer una dureza

2 Y 1/2.

nlucha importancia practica, es po­

superior en las superficies (Ill), que se relaciona

la exfoliacion caracterlstica paralela a dichas caras. tec

rric a

con

En esto reside la

de tallar 10 s Diamantes, s egun sus ca ras Octaedrica s, utilizando

polvo del rnismo mineral.

4.2.6

TENACIDAD;

.,. Es la resistencia que un mineral opone a ser roto, nlolido, doblado a des­

garrado; es decir su cohesion.

Existen dife rente s denominaciones de tenacidad a las cuale s podemo s

128

referir cada mineral de acuerdo a la calidad y grado en que se presente: cuando un r~n inera l se r01npe facil rrlente

Fragil:

Maleable:

0

se reduce a polvo.

cuando un mineral puede ser transforrnado en hojas delgadas

por percusion . . Sectil:

cuando un mineral se deja cortar por un cuchillo

0

navaja con faci­

lidad . Ductil:

cuando a un mineral se

Flexible:

Ie puede dar forma de hilos

es aquel mineral que al aplicar un esfuerzo puede ser doblado

pero no recupera su forma primitiva al cesa rIa fuerza que 10 ha defor­ mado. Elastico:

es aquel mineral que al aplicarle un esfuerzo puede ser doblado

y recobra su forma primitiva al cesar la fuerza

4.2. 7

que 10 ha deforrnado.

PESO ESPECIFICO

Es un nUrne ro que expresa la relacion entre el peso de una muestra dada y el peso de un volumen igual de agua.

Por ejemplo, si el peso especlfico de un

mineral es 2, esto significa que una muestra determinada de dicho mineral pesa dos veces 10 que pesarla un volumen igual de agua.

EI peso especlfico

de un mineral de conlposicion determinada es constante

y su determinacion es un valor importante en la identificacion de un mineral. Se desgina por la let ra

G.

129

FE ta

propiedad basicamente depende del tipo de atomos de qu e esta compuesto

el mineral y de la manera como estan empaquetados los atomos.

La influen­

cia del empaquetaluiento de los atomos sobre el peso especlfico se ap r ecia cla­ ramente en los compuestos Polimorfos, en los que permanece constante Ja composicion qUlmica pero varla el empaquetamiento de los atomos.

El Dia­

mante y el Grafito, constituldos ambos por el elemento Carbono son el ejem­ plo mas notable, el Dianlante con G= 3.5

tiene una estructura de empaqueta­

miento compacto que da lugar a una elevada densidad

de atomos por unidad de

volumen, en tanto que el Grafito con G= 2.2, el empaquetamiento es menos denso.

Para obtener una buena determinacion del peso especlfico se requieren unas minima 5 condic ion es como son: el min e ral debe

5

e r pu ro q ulmi camente,

grietas ni cavidades en las cuales puedan quedar aprisionadas peliculas

5

in

a

burbujas de aire, y ademas que el volumen de la muestra sea aproxirnada­ mente igual a un centimetro cubico.

El procedimiento consiste en 10 siguiente:

se pesa el mineral en el aire (p),

se sumerge en agua y se vuel ve a pesa r, en estas condiciones pesara menos

ya que cualquier objeto sumergido en agua es valc:r.te al peso del agua desplazada.

ernpujado con una fuerza eq ui­

Sea el peso en el agua (p').

p - pi = es perdida de peso producido por la inmersion en agua, de

lID

vo lumen igual de agua.

130

a el

peso

La formula

p p - pI

=

dara un nCllnero que es el peso especlfico del mineral.

Casi todas las personas que han tenido un manejo mas

0

menos regular con

rocas y rninerales , han adquirido, en algun grado, un sentido practico que les permite dif e renciar sin necesida d de una balanza . entre minerales pesados y livianos.

Entre el grupo de los minerales metalicos (ca si todos los minerales

de brillo metalico son pesados) la Pirita es uno de los mas frecuentes, consi­ derando aSl su peso de valor medio, es por eso que el Grafito nos parece li­ viano, mientras que la Plata pesada.

De igual forma ocurre con los minera­

les de brillo no metalico; siendo el Cuarzo y la Calcita 10 mas comun, nuestro sentido establece para ellos un peso especlfico medio, en tanto la Ulexita se hace liviana y la Baritina demasiado

pesada.

El hecho de qoe cada mineral posee su propio peso hace posible, a partir de sus mezclas, una separacion entre ellos basada en la irrpersion en llquidos pesado s.

E sta es una tecnica muy impo rtante en la Petrologla Sedimenta ria

pues los llamados minerales pesados de un sedimento dan a veces testimonios de interes respecto al origen de los sedimentos ya los ambientes de deposi­ tacion.

La ::;cparacion de rninerales basandose en sus densidades diferentes es tam­

bien

lin'!.

tecnica importante en minerla para la preparacion de concentrados

de minp.rales utiles. diendo polvo fino

A veces se emplean l{quidos pesados, obtenidos suspen­

de minerales densos como Magnetita

131

0

Galena en agua,

debido al elevado costo de los llqu i dos pesados concentrados.

Es tambien fre­

cuente acudir a dispo s itivos mecanicos, tales como tablas vibrantes, que per­ miten

separar mezclas de minerales al pasar sabre ellas suspendidas en

agua.

4.3

PROPIEDADES QUE DEPENDEN DE LA LUZ

4.3.1

BRILLO

--

Es una propiedad flsica de marcada importancia en los minerales y consti­ tuye una caract erlstica

de gran utilidad en su identificacion.

No es otra

cosa que el aspecto general de la superficie de un mineral cuando se refleja la 1 uz .

La luz que incide en un cristal se refleja directamente por los pIanos de ex­ foliacion

0

hendidura de los minerales, y la diver'sidad del. brillo resulta del

grado de transparencia, de refraccion, de abso rcion y de constitucion de las caras.

Existen dos grandes categorlas de brillo que son, metalico y no metalico, no existiendo una llnea clara de separacion entre ambos grupos, y ciertos mine­ rales que estan entre ambos tipos se les conoce como submetalicos.

Un mi­

ner;:!] que tenga el aspecto brillante de un metal tiene un brillo metalico, son co~pletamente

opacos a la luz y dan raya negra

Galena, Pirita y Calcopirita..

132

0

muy

0

scura,

por ejemplo:

Los de brillo no met
A conti­

nuacion se dan los b~rm. inos que se emplean par a describir el aspecto de los minerales no metalicos .

Vi'treo:

Que tiene el reflejo del vidrio, ejemplo el Cuarzo.

Resinoso: -

Graso:

Tiene el aspecto de la resina, ejemp l o la Esfalerita.

El mineral parece estar cubierto por una delgada capa de aceite,

por ejemplo el Yeso fibroso y la Malaquita. - Adama ntino:

Es tlpico del Diamante y otros minerales transpa rentes de

gran refraccion, ejemplo Cerusita y Anglesita. Nacarado: -

Sedoso:

Tiene el aspecto iridiscente de la perla, ejemplo la Apofilita.

Se enc uentra muy extendido en los agregados cristalinos de fib ra

fina como el asbesto, pero tambien aparece a menudo en minerales que contienen agregados Perlado:

de este tipo.

Muy parecido al nacarado.

Con frecuencia se pre senta en la

superficie de exfoliacion de los Feldespatos, y precisamente por este criterio son facilmente distinguibles. Mate:

4.3.2

Son mine ra les que no dan ningGn tipo de b rillo.

COLOR

Una particul a ridad muy not a ble en l os min erales es Ja coloracion, y es realidad la primera apreciacion que se bene al observarlos.

133

en

El color ba s i c arnente esta origin a do por la absorcion de determin a das zonas de longitud de onda de l a l u z y es ta c ondicionado a la composicion qUlmica del mineral.

El color c onstituye una de las pro p i e dades flsicas mas importantes de un mllle-· ral.

El amarillo laton de la Calcopirita, el azul grisaceo de la Galena, el ne­

gro de la .M agnetita y el verde de 1a Malaquita son ejemplos en los cuales color es una propiedad sobresaliente

en u n mineral.

Debe

tenerse

el

en cuenta

sin embargo, que las alteraciones superficiales pueden cambiar el color cluso en aquellos nunerales cuyo color sea constante; esto puede verse

in­ en

1a patina amarilla que se observa frecuentemente en la Pirita y la Marcasita, la purpura de la Bo rnita, etc.

Por 10 tanto para percatarse del color de un mineral debera examinarse una superficie fres ca de el.

Hablamos de minerales Id-i~c,,",r=-=~-==a:..::t..:;.i .:;;c:..=:os cuando el color del mineral es igual al color propio de la sustancia que 10 constituye, por eso siempre poseen el mismo color, ejemplo Malaquita verde y Azufre amarillo.

Sin

emba rgo

con gran frecuencia hay iones extranos que se introducen en el retlculo cris­ ta1ino y causan un determinado color 6 variacion en el color.

Estos minera­

les reciben el nombre de Alocromaticos.

En la mayorla d e los minerales el color no eS una caracterlstica especlfica

l34

y por 10 tanto, este criterio debe man ej a rse con espe cial cuidado.

Es aSl

como la Esm e ralda ve rde, la Aguama rina azul y el R ubI rojo a d q ui e r e n sus brillantes colores debido a la incorporacion de o x ido de C romo, y el Zafiro azul a la de H i erro y Tita nio.

Algunos minerales se pr e sentan en distintas tonalidades de color, variando ampliarn e nte, ejemplo la Fluorita que puede ser incolora, amarilla, verde, azul, violeta

0

rosa.

Tambien es posible el cambio de color temporal

manente por medio de radiacion artifiCial

/

o per­

EI cristal de roca, claro, trans­

parente, puede converti rse en Cuarzo ahumado marron e incluso en Arn atista violeta.

Talnbien pu e den obtene rse co lores ca racterlstico s pa ra alguno s mi­

nerales con la inclusion de cuerpos extranos finamente distribuldos.

SegCm

esto, se obtiene el color rosa del Cuarzo rosado, y el azul del Cuarzo azul con la inclusion en cada caso de agujas de Rutilo finamente distribuldas en el espacio c ristalino. de la Labradorita

Igualm ente, son tambien muy bellos, el azul irisado

0 el resplandeciente juego de colores en vivos arcos iris

del Opalo.

De todo 10 anterior puede concluirse que aunque el color de un mineral es una de las propiedades flsicas mas importantes, no siempre es constante y debe por 10 tanto emplears e con precau>:i6n en la identificacion de ciertas etipecies.

135

4.3.3

RAYA

Se conoce con el nombre de raya el color que presenta el mineral finanlente pulverizado.

Para obtenerlo basta con t:-iturar 0 limar el mineral tan fina­

mente como sea posible 0 s implemente traza r una ra ya sob re una s upe rficie cla ra que no este esmaltada, teniendo en cllenta no hacerlo cuando el mineral es rn.as duro que la superficie empleada, pues en este caso no dejara huella.

La ra ya se emplea frecuentemente en la identifi cacion de minerales, po rq ue aunque el color de un mineral puede variar entre llrn.ites amplios, el de la ra ya es normalmente constante.

Casi todos los minerales que sean transparentes

0

transllicidos dan raya

blanca; los oscuros de brillo no metalico la producen clara, mientras que los de brillo metalico suelen originarla de un color mas intens~ que el del mineral.

4.3.4

JUEGO DE COLORES:

Un mineral presenta juego de colores cuando al girarlo se yen diversos co­ lores en rapida s uces ion.

Esto puede obs erva rs e especialmente en el Dia­

mante y en el Opalo precio so.

Se dice que un mineral cambia de color cuando al girarlo,los colores cambian poco a poco con la posicion. 136

4.3.5

TOF NASOLADO

Cuando un mineral presenta una gama de colores espectrales en su interior o en s .U superficie, se dice que presenta tornasolado.

Un tornasolado interno se origina norrnalmente por la presencia de pequenas fracturas

0 pIanos de exfoliacion; rnientras que el tornasolado externo se

gina por la pre sencia de una pel.tcula 6 un revestimiento superficial

4.3.6

ori­

fino.

OPALESCENCiA:

Es la reflexion lechosa 6 perlada en el interior de un ejemplar.

EI mineral

que mejo r rnanifiesta esta propiedad es el Opalo, y precisarnente de ahl de­ riva el nombre la propiedad.

4.3.7

PATINA:

Se refiere a que el color de la superficie de interior.

W1

rnineral sea diferente al del

Con frecuencia 10 experimentan los minerales de Cobre como

la

Calcosina, Bornita y Calcopirita, cuando han sido expuestas al aire superfi­ cies frescas.

4.3.8

ASTERISMO:

Alguno s c ristal es, es pecia lrnente los que pert enecen presentan

cuando se les mira en la direccion del eje c

137

al sistema Hexagonal, "

.

o eJe

vertical, corno

estrellas de rayos de luz.

Esto se origina por inclusiones dispuestas a 10 lar­

go de esas direcciones, por e j e mplo: Zafiro estrellado con incl u siones de R u­ tilo.

4.3.9

PLEOCROISMO:

Algunos minerales poseen una absorcion sele c tiva de la luz en diferentes di­ recciones cristalo g raficas y pueden de este modo apa recer diversamente co­ loreados cuando se les mire en direcciones diferentes a la de la luz transmitida

Si el mineral tiene solaITlente dos direccion e s de absorcion, la propiedad se de­ nOITlina Dicroismo; si tiene tres, Tricroismo.

Esta propiedad esta direcfamente relacionada con la estructura interna del mineral yes por ella que los cristales Isometricos

0 sustancias aITlorfas ma­

nifestaran un solo color; ios cristales Tetragonales y Hexagonales, dos colo­ res; y los cristales ROITlbicos, Monocllnicos y Tricllnicos, tres colores.

1.3.10

LUMINISCENCIA:

Ec toda emesion de luz

ccnca. po

por una sustancia, sin haber llegado a la incandes­

Si la luz se eITlite a alta telnperat u ra, se llega a la

incandescencia,

c. j eITlplO en un bombillo.

GeneralITlente se debe a un proceso de irradiacion sobre el mineral, casi

138

siempre con rayos U ltraviolet a .

Se llama Fluoresc e ncia cuando la emi sion

de luz tiene lu ga r durante la irradiacion, y Fos foresc e ncia cuando aq uella continua

d e spues que la irradiacion ha concluldo.

La luminiscencia de los minerales ha g ozado Slempre de gran interes cien­ t{fico, adernas de tener numerosas ap1icaciones practicas.

Puede ser de va­

liosa ayuda en 1a prospeccion y en el tratamiento de minera1es, ya que per­ mite distinguir aquellos de interes y que, a 1a par, poseen una Fluorescen­ cia ca racterlstica: Willemita, Scheelita y algunos de U ranio, como la A utu­ nita.

La luminiscencia es la base de las modernas tecnicas de

ilurrl inacion

que utilizan 1a Fluorescencia de algunos compuestos inorganicos, muchos de ellos conocidos hace mucho tiempo como minerales: CaW0 4 , CaC03'

y

ZnSi0 4 .

La mayor parte de los minerales tienen lurniniscencia debil y solo puede apre­ ciarse en la oscuridad.

4.3.10.1

Existen los siguientes tipos de lurniniscencia:

TRIBOLUMINISCENClA :

Es el tipo de lurniniscencia que se produce por acciones rnecanicas, tales

romo trituracion y frotarniento; por ejernplo, al frotar entre sl, dos Cuarzos

lee

n<:f)S

se produce una luz bastante visible en la oscuridad.

Esta propiedad genera1rnente 12 rnuestran los lninerales no rnetalicos, an­ hidros y con rnuy buena exfoliacion, por ejernpo, Fluorita, Esfalerita, Le­ pidolita, Felde spato y Calcita.

4.3.10.2

T ER MOL UMINISCENCIA:

Lumini scen e ia que pres entan alg unos mine ral es al se r calentados s ua v err1en­ te, generalm.ente por debajo de 100 0 C.

La Fluorita, variedad Clorofana emite una luz verde que se acentua entre

50 y 100 0 C; esa luz desaparece por compl eto a temperaturas superiores a

4.3.10.3

LUMINISCENCIA QUIMICA:

Aunque este tipo de luminiscencia no esta muy aplicado a minerales, se ma­ nifiesta basicamente en algunos compuestos por reacciones de oxidacion. ejemplo mas caracterlstico se presenta en la luz que emiten los cocuyos

El y

en alglillos venenos preparados a base de Fosforo.

4.3.10.4

FLUORESCENCIA Y FOSFORESCENCIA

Son las luminiscencias producidas por medio a la exposicion a rayos de lon­ gitud de onda corta, como son, los rayos X, los rayos cosmi c os y los rayos Ultravioleta.

Si la emision de luz es simultanea con la irradiacion se llama

Fluorescencia (proviene de Fluorita), si permanece durante algUn tiem po despues de cortada la irradiacion, se llama Fosforescencia.

La Fosforescencia se observ~ en algunos minerales que hablan sido expuestos

140

a la accion de los rayos del sol, y que daban luz al ser introducidos en una habitacion oscura.

No existe lma clara diferencia entre la Fluorescencia y Fosforescencia, ya que algunos minerales que a primera vista parecen solamente fluor e scentes, usando metodos finos se cornprueba que siguen dando luz durante lIDa fraccion de segundo despues de haber sido separados de los rayos excitadores; por con­ siguiente el fenomeno se considera por alglIDos como el rnismo.

Para poder explicar estos tipos de lurniniscencia, se deben tener en cuenta los siguientes interrogantes:

Por que sigue ernitiendo luz una sustancia en el caso de la Fosforescencia. Por que algunas veces se presenta la Fluorescencia en unas rnuestras de lID mineral y en ot ras no. Por que el c010 r de Fluorescencia rnuchas veces es distinto al color con luz blanca.

La explicacion moderna a todos estos interrogantes se basa en la considera­ cion del espectro de ondas electrornagneticas y en la ley de Planck.

Luz visible Rayos cosrnicos

Rayos X

Rayos Ultra­ vioieta

141

Violeta

Rojo

Rayos lnfra­ rojos

Radio y TV.

La ley de Planck dice:

EA

=

hC

La energla asociada a una onda de longitud de onda ) , es igual a una constante universal igual a 6.62 x 10- 27

erg. seg., por C que es equivalente a la velo­

cidad de la I uz.

Esta formula expresa que la energla y la longitud de onda va.rlan inversamente, es decir, si aumenta la longitud de onda,disminuye la energla y viceversa.

Basandos e en la ley de Planck y en la teo rIa de orbitales elect ronicos podemo s explicar el fenomeno.

Cuando en un atomo los electrones no estan excitados,

estan ocupando los orbitales K, L, M, etc. de menor a mayor energla.

Si so­

bre un electron incide una radiacion, puede absorber la mayor parte de la ener­ gla y subir a un nivel superior de mas alta energIa; otra parte de la energla se convierte en calor.

Como

en el atomo quedo un lugar de baja energla disponi­

ble y por 10 tanto ine sta ble , algunos de los elect ron es de rna yo rene rgla ti enden a ocupar su posicion.

Al brindar el electron a la posicion de menor energla

tiene que emitir la ener g la sobrante cuantificada por emision de una radiacion. Como esta ene rgla es meno r que la

0

riginal recibida, por las transformaciones

b~rmicas, segun la ley de Planck la radiacion tendra que tener mayor longitud

de onda que la incidente; por eso si incidio una Ultravioleta, es probable que la radiacion emitida salga en el espectro visible.

Como la carda de electrones no

es instantanea aun despues de ha be r cortado la radiacion, q uedan algunos ele c­ trones excitados que van

cayendo formando la Fosforescencia.

La misma explicacion que se da a la Fluorescencia se usa

142

para explicar la

genera cion de rayos X, con la diferencia que en ellos la excita c ion es debida a electrones acelerados por medio de una diferencia de potencial y que los electrones desplazados son de los niveles de energia mas cercanos al nueleo, comolosKyL.

En la rna yo ria de los ca sos de Fluo res cencia se ha encontrado que la L umini s­ cencia es debida a defectos en el reti"culo

aa

pequenas impurezas

color fluorescente depende de estas impurezas.

y que el

En muchos casos se ha po­

dido demostrar que los iones extranos sustituyen a elementos primordiale s en el reticulo: en la Willemita los iones activadores son los Mn+2, que susti­ tuyen a los Zn +2; en la Sch eel ita , 10 s Pb +2 y los Ca+ 2

y

W+ 6 , respectivamente.

los Mo +6, que reemplazan a

Esto explica por que fluorece

la Wille­

rnita de Franklin (Nueva Jersey) que contiene manganeso mientras no 10 ha­ cen las de muchas otras localidades, que no 10 contienen.

Es frecuente que la lurniniscencia se produzca por efecto de las bajas tempe­ ratura s.

Ca si todos los compuf;stos inorganico

5,

Y muchos organicos fluore­

cen a la temperatura del aire llquido, y la mayorl'a de las sustancias que fluo­ recen a temperatura ordinaria dejan de hacerlo por encirna de los 500 0

.

o

600 0 C.

El mineral que siempre se nos viene a la mente en relacion con la fluorescen­ cia es la Fluorita, de la cual se deriva el termino.

Este mineralfluoresce

gene ralmente con luz azul, habiendose demo strado que el fenomeno se debe a

143

una pequefia cantidad de elelnentos de las tierras raras que han sustituldo al Calcio.

Otro lTIineral corriente que t alTIbien suele fluorescer,

do una luz roja, rosa

a alTIarilla,

es la Calcita; fluorescencia debida a lTI.:!nudo

a la presencia de Iv1anganeso, aunque otras zas organicas.

desprendien­

veces la originan clertas

La Scheelita fluoresce con luz blanca

se torna alTIarillenta cuando el Mo+6

a blanco

ilTIpure­

azulada, que

reelTIplaza al W+6, siendo el color de la

luz elTIitida un dato selTIicuantitativo de la cantidad de Molibdeno que ha susti­ t uldo a I V olf ralTIio .

Algunos minerales secundarios de Uranio, aSl COlTIO el Opalo Uranlfero, po­ seen una intensa fluorescencia verde

a amarillo

verdosa.

La perla que se

obtiene fundiendo ellTIaterial uranlfero con Fluoruro Sodico

es fluorescen;te

y constituye un ensayo rapido y sensible para poner de lTIanifiesto el Uranio.

La fluorescencia es un fenolTIeno bastante caprichoso e ilTIprevisible, del que son pocos los efectos seguros conocidos.

Al probar fluorescencia en lTIues­

tras de lTIinerales debe tenerse presente las siguientes circunstancias;

Muchas localidades se caracterizan por la presencia en ellas de lTIinerales tlpicalTIente fluorescentes.

La WillelTIita con fluorescencia verde y la Cal­

cita con fluorescencia roja, en Franklin (Nueva Jersey). A diferencia de otras propiedades, la fluorescencia es diflcil de predecir , ya que solalTIente algunos ejemplares de una lTIislTIa especie lTIineral la lTIuest ran.

144

El color de la luz emi tida no solo varla para m i nerales d i ferentes, sino que tamb ien pued e ser diferente para varios ejemplares de un m i smo mineral. El color de l a fluor e scencia no gu a rda relacion a1guna c on el color que rnuestra cada m i neral con luz blanca. El color de fluorescencia puede \lariar con 1a lon g itud de onda de la

cion, dandose el caso

de

radia­

rninerales que no son fluorescentes baj o la accion

de rayos Ultravioleta de ciertas longitudes de onda y 5110 son para otra.

La larnpara Mineralight

porta til , ha sido disefiada especialme nte para la

busqueda de Schee1ita y trabaja con baterlas

0

con corriente alterna.

En ella,

el dispositivo que produce la radiacion excitante es un tub o de Cuarzo fundido, con un anodo y un catodo y contiene Argon y una traza de Mercurio, que

se

ioniza al pasar la corriente electrica, emitiendo al rnisrno tiernpo luz visible

o blanca azulosa y rayos Ultravioleta de 2537 A que pasan sin perdida a traves del Cuarzo.

Algunos rninerales que presentan frecuenternente fluorescencia son: rninera­ les de Uranio, como la Autunita; Fluorita, Scheelita, Circon, Calcita, Esca­ pol ita , Willemita, Diarnante y Opalo.

Dec d~ el punto de vista practico, la fluorescencia encu e ntr a su ap1icacion

principal en el alumbrado fluorescente, rnarcas secretas de control para bi­ lletes de banco, cheques, estarnpillas de correo, tltulos de acciones, es deeir

145

en general papeles de seguridad; colorantes en textiles, blanqueado de telas, crirninologla, c roma tog rafla, etc.

4.3.11 CRISTALOGRAFIA DE RA YOS X:

Es un metodo de aplicacion general en la identificacion de minerales, aLm en los casos

en los que el analisis qUl:mico y la medicion del lndice de refraccion

no dan una respue sta segura.

La aplicacion de los Rayos X al estudio de los cristales constituyo

el mayor

impulso dado jama s a la Cristalografia.

Antes de 1912 se habla deducido correctamente a parti r de la exfolia cion, la's propiedades opticas y la regularidad de la fonna externa, que los crista­ les tienen

una estructura interna ordenada; pero la idea de la geometrla de

las redes cristalinas tenIa solo la fuerza de una hipotesis.

Gracias al empleo

de los ra yos X, ha sido posible no solo medir la distancia entre pIanos sucesivol de un cristal, sino tambien determinar con exactitud la posicion de los atomos o iones en el mismo, permitiendo aSl detenninar las estructuras cristalinas.

Los rayos X fueron accidentalmente descubiertos por Wilhem Konrad Roentgen ,. f>

U::;Q5 mientras estaba experimentando en la produccion de rayos catodicos

e ,D

tnbos de descarga cubiertos con papel negro.

EI haz de electrones en el

tubo de descarga, incidiendo en el vidrio del rnismo, producla una nidiacion X de pequefia intensidad que provocaba la fluorescencia de un mineral situado

en las proxirnidades del experimento.

Dedujo que habla producido un nuevo

tipo de radiacion electrom.agnetica penetrante y la llama Rayos X por los mis­ terios conectados a ella.

Sin embargo, no pudo, a pesar de sus esfuerzos n'le­

dir la longitud de onda de los Rayos X, Y ese problema sin resolver llevo al descubrimiento de la difraccion de los Rayos X por los cristales.

El hecho que la mayor parte de las sustancias son rn.as

0

menos transparentes

a los Rayos X, hizo que surgiera casi inmediataluente su aplicacion en hospi­ tales con fines luedicos como localizacion de fracturas, cuerpos extrafios tejidos enfermo s

J

J

y

de mane ra pa recida a como son hoy empleados.

17 afios despues, en 1912, Y por sugerencia de Max Von Laue, estos ra yos fue ron usados en el estudio de c ri stale s. El Profesor Sommerfeld de la Uni­ versidad de Munich estaba interesado en la naturaleza y produccion de los Rayos X, Y Laue en los fenomenos de interferencia.

llevaron a cabo el si­

guiente experimento: hicieron pasar un delgado haz de Rayos X por una lami­ na de exfoliacion de Esfalerita, haciendo que el haz incidiera en una placa fo­ tografica.

Cuando se revelola placa, mostio

una serie de pequefias manchas

distribrndas geometricamente alrededor de una mancha central grande produ­ cida por el haz directo de Rayos X.

Esta figura era identica a la predicha

partiendo de la dif raccion de los Rayos X por un conjunto regulador de puntos difusores en el cristal.

De esta manera un solo experimento demostro la

distribucion regular de las partlculas atomicas en el cristal y que los Rayos X tenlan una longitud de

onda del orden del espacio cristalino.

147

En los anos siguientes se lograron grandes avances como resultado del trabajo de los f{sicos ingleses William Henry Bragg y William Lawrence Bragg, padre e hijo. nada

En 1914 la

estructura del primer cornpuesto, la Halita, fue determi­

por los Bragg yen los anos sucesivos deterlninaron muchas mas,

Espectros de Rayos X:

Las ondas electroma.gneticas constituyen una serie continua que varIa en lon­ gitud desde las ondas largas de radio del orden de miles de metros a los rayos cosmicos que son del orden de

10- 1 2. mt.

Todas las formas de radiacion elec­

tromagnetica tienen ciertas propiedades comunes como la propagacion en l{­ nea recta a una velocidad de 300.000 km/ seg. en el vac{o, la reflexi on, la refraccion segun la ley de Snell, la difraccion par bordes y por rendijas 0 redes, y una relacion entre energ{a y longitud de onda dada por la ley de Planck:

e~::::h:C

; dande e

1a longitud de onda mas carta

y

h

es la energ{a, C la velocidad de propagacion,

la constante de Planck.

A

De esta manera rnientra s

sea la onda, mayor es la energ{a necesaria para su produccion y

mayor su poder de penetracion.

Los rayos X ocupan solo una pequena parte del espectro, can longitudes de and a que varIan desde 100

Aa

0.02.~,

Los Rayos X que se en101ean en la

investigacion de los cristales tienen longitud de onda del orden de

l~.

La

o .,­ luz visible tiene longitudes de onda comprendidas entre 72.00 y 4000 A, mas de 10.000 veces mayor y po r ello menos penetrante y de menor energ{a que los Rayos X.

148

Los Rayos X se producen cuando los electrones que se mueven a g ran ve1oci­ dad chocan con los atomo s de un elemento. existe un vaci'o casi completo.

En un tubo mode rno d e Ra y os X

E1 tubo posee un fi1arnento de Tungsteno como

catodo que proporciona la fuente de electrones. metal como Molibdeno, Cobre nes.

0

El anodo esta formado por un

Hierro, actua como blanco pa ra los electro­

Cuando el filamento se calienta al paso de una. corriente electrica, se

emiten electrones que se aceleran hacia el anodo gracias a la alta tension apli­ cada a traves del tubo.

Los Rayos X se engendran cuando los electrones cho­

can contra el blanco (anodo).

No se producen Rayos X hasta que el voltaje al­

canza un valor m.lnimo que depende del material del anodo.

E1 espectro de Rayos X se produce cuando los electrones bombardeantes po­ seen smiciente energla para liberar los electrones de las capas mas internas de los atomos en el material que forma el blanco.

Cuando estos electrones son

emitidos dejan vacantes que son ocupados por los electrones de las capas proxi.

rna'S, Las transiciones electronicas de capas mas externas a capas Hlas inter­ nas vienen acompanadas por la emision de la radiacion X con longitudes de on­ da especlficas.

Efectos de Difraccion y la ecuacion de Bragg:

En general, puede llamarse difraccien, a un efecto de dispersion cooperativo. Bragg observe que los Rayos X eran verdaderamente difractados por los cris­ trlles, y actuaban de tal manera como si se reflejaran en los planos del cristal. Sin embargo de manera distinta a la luz ordinaria, los Rayos X no son reflejadc

149

de manera continu a por un plano cristalino dado.

Usando una longitud de onda .A Bragg demostro que se produce una reflexion en una farrlilia dada de pIanos paralelos solo en ciertas condiciones. Estas condiciones

deben satisfacer la ecuacion:

(1,2,3, ... n), A la longitud de onda,

lelos

d

11

= 2dsenedonde

n

es un ent ero

la distancia entre los pIanos para­

sucesivos, y e el angulo de inciden c ia y reflexion de los Rayos X sobre

el plano con sid erado.

Las caras que van a aparecer en el cristal son las paralelas a los pIanos ato­ micos que tienen mayor densidad de punto ret iculares.

Paralelamente a cada

uno de estos pIanos existe una familia de pIanos identicos equidistarrte,. Cuando un haz de Rayos X incide sobre un cristal

penetra en

el

y la reflexion que

resulta no se produce en un solo plano sino en una serie casi infinita de pIanos paralelos, contribuyendo cada uno de ellos un poco a la reflexion total.

Con el fin de que la reflexion sea suficientemente intensa las reflexiones indi­ viduales deben estar en fase ent re s1. Haz Inc.;dellte

de

fO'{D!:.

X

o p --------------~~~~~~--~~----~--------p

Pl­-

-

-

- ­-

d

~ ----------------------------------~t~-------PL

150

Las Ilneas p, PI' Y Pz

representan la t raza de una fam i lia de pIanos atomicos

separados por unCi distancia d.

Los rayos X que inciden en cualquiera de estos pIanos seran reflejados a un angulo igual al de incidencia 8 , cua lquiera que sea el valor de 8

. Sin embargo

para reforzarse entre si, para dar una reflex.ion que pueda registrarse los ra­ yos reflejados deben estar en fase.

El camino D EF de la 5 , ondas reflejadas en E es mas lar go que el camino ABC de las ondas que se reflejan en B.

Si los dos conjuntos de onda deben estar en

fase, la diferencia de camino entre ABC y DEF debe ser un numero eBtero de longitud de onda (n.>-).

BG Y BH son perpendiculares a AB y BC respectlvamente, de tal manera que AB=DG Y BC=HF. fase GE

+

Para satisfacer la ecuacion de que las dos ondas esten en

EH debe ser igual a un nurr:ero entero de longitudes de onda. BE es

perpendicular a las llneas p y PI

Y es igual al espaciado interplanar. d.

En el triangulo GBE, dsene= GE y en el triangulo HBE, dsenG= EH, por tanto para una reflexion en fase GE

+ EH

=

Zdsen6l= n/\.

Esta es la ecuacion de

Br::gg.

P.ira un espaciado dado d y una longitud de onda.:\ dada, las reflexiones solo se producen para aquellos angulos

151

que satisfacen la ecuacion.

U

Suponiendo

IVE R." /r A D N,A, CI NAL f I UU{)1 teA CENT

por ejemplo, que un haz monocromatico de Rayos X es p a r a lelo a una l a mina de exfoli a cion de Halit a y la placa se monta de ta l m a. ner a que p ue d a gi rar alrededor de un eje nornla.l al haz de Rayos X, al girar la Halita lenta mente no hay refl e xion h a st a que el rayo incidente hace un angulo ecuacion de Bragg, con n

= 1.

e

que sati s face la

Si se c ontinua girando solo apa r ec eran nu e vas

reflexiones cuando la e c uacion se satisface a ciertos ang ulo s 9 con n = 2, 3, 4, 5 ... etc. Estas s e conocen como reflexiones de prim e ro, segundo, tercer orden y son efectos de difraccion.

Metodo de Laue:

En el metodo de Laue se utiliza un monocristal estacionario.

Una placa foto­

grafica 0 pellcula plana encerrada en un sobre a prueba de luz se situa a una distancia conocida generalmente a 5 cm del c ristal.

Un haz de Rayos X blancos

se hace incidir en el cristal normalmente a la p1aca fotografica.

El haz direc­

to produce un ennegrecinliento en e1 centro de 1a pellcula y por tanto normal­ mente se pone un pequefio disco de plomo delante de la pellc ula para intercep­ tarlo yabsorber10.

Alrededor del punto central de una fotografla Laue aparecen manchas de di­ fraccion, cada una de elIas es e1 resu1tado de 1a refle x ion de los Rayo s X sobre una serie dada de planos atomicos.

Este metodo hoy en dla se emplea principalmente para d ete rmina r la simetrla.

152