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Minerales y Rocas
Propiedades físicas de los minerales

La estructura interna ordenada de los minerales, junto a su composición química, les confiere una serie de propiedades físicas y químicas peculiares a cada clase o grupo y a cada especie. Es precisamente este hecho el que fundamenta los métodos y criterios de identificación mineral en muestra de mano, “visu mineral”. Por tanto, el reconocimiento de visu de un mineral es la identificación de sus características y propiedades externas por métodos estrictamente visuales o con ayuda de sencillas manipulaciones.

A veces, en la primera observación que hacemos para esta identificación, no todas las propiedades tienen la misma importancia, bastando en ocasiones la determinación solo de alguna de ellas para llegar al mineral probable. Por ejemplo, para algunas especies minerales, como el cuarzo, la determinación del color tiene una relevancia secundaria en su identificación debido a su gran variabilidad y por lo tanto precisaríamos de más propiedades, y sin embargo, para otros minerales, como puede ser el azufre, el color es una propiedad completamente determinativa.

Existen varias posibilidades de clasificación de las propiedades empleadas en la identificación de visu de los minerales. Podríamos diferenciar, por ejemplo, entre propiedades vectoriales (dependientes de la dirección de medida) y escalares (no dependientes de esta dirección), o también hablar de propiedades dependientes de la luz (color, brillo, transparencia, etc), dependientes de la estructura (dureza, clivaje, fractura, etc), propiedades sensoriales u organolépticas entre otras, o por último, simplemente diferenciar entre propiedades determinables sin ayuda de un agente externo (color, brillo, forma y hábito) y propiedades determinables con ayuda de una agente externo (dureza, color de la raya, densidad, solubilidad, magnetismo, etc.). A continuación veremos algunas de ellas.

MORFOLOGÍA DE LOS CRISTALES

Forma

Aunque se utiliza habitualmente el término "forma" para designar el aspecto externo de un cristal, lo apropiado es describir esa morfología (generalmente irregular y defectuosa) con la palabra "hábito", y utilizar forma para referirnos a un grupo ideal de caras cristalinas que tienen la misma relación con los elementos de simetría y exhiben las mismas posibilidades físicas y químicas de estar presentes.

Hábito

Describe la apariencia externa de los cristales, y nos da idea de la forma y tamaño relativo de las caras que éstos presentan. Esta característica se suele estimar visualmente, destacando en cada caso los tipos de facetas que tienen un mayor desarrollo.

Cuando hablamos de cristales que se presentan individualizados, monocristales, nos referimos a tres tipos básicos de hábito:

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Hábito tabular, Hábito isométrico o equidimensional, Hábito prismático

El hábito desarrollado por un mineral dependerá de las condiciones del crecimiento. Así, una misma especie mineral puede presentar varios hábitos dependiendo de las condiciones en las que haya crecido. Por ejemplo, el cuarzo puede presentar diversos hábitos, originándose cristales con caras, aristas y vértices (euhédricos) en unos ambientes petrogenéticos, y aspecto masivo (anhedral) en otros. Cuando las condiciones son las de equilibrio se vuelve al concepto de forma cristalina.

Cuando tenemos una agrupación de cristales de la misma especie se origina una morfología que denominamos agregado cristalino. Estos agregados se pueden describir morfológicamente con una serie de términos, siendo los más frecuentes: masivo/granular, dendrítico, coloforme, acicular, fibroso, geoda, drusa, hojoso/laminar, oolítico, columnar, etc

Los siguientes ejemplos, tanto de monocristales como agregados, ilustran algunos de estos términos morfológicos. Todos los ejemplares pertenecen a la colección del departamento de Ciencias de la Tierra de la Universidad de Cádiz.

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Isométrico. Pirita
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Tabular. Vanadinita
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Prismático. Cuarzo
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Masivo/granular. Magnetita
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Fibroso. Yeso
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Dendrítico. Pirolusita
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Acicular. Hornblenda
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Micáceo/hojoso/laminar. Moscovita
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Radial. Calcita
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Columnar. Aragonito
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Drusa. Cuarzo
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Geoda y Concrecional. Cuarzo amatista
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Discoidal/Rosa del desierto. Yeso
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Esferulítico/globular. Prehnita
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Botroidal. Goethita/Limonita
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Estalactítico.

COLOR

El color, generalmente, es la primera observación que se hace de un mineral. La causa de este color es variada. Lo más frecuente es que los minerales coloreados contengan en su composición elementos llamados cromóforos, tales como Fe, Cr, Cu, Co u otros, aunque hay causas del color más complejas como la existencia de centros de color, radiactividad, imperfecciones cristalinas, etc.

Algunos minerales presentan siempre el mismo color (idiocromáticos), por lo que éste constituye una  propiedad importante para su determinación. Por ejemplo, la calcopirita que siempre es amarilla, la malaquita que es verde, la azurita que es azul o la galena gris. Sin embargo, otros muchos minerales presentan colores variados (alocromáticos), como el cuarzo, berilo, fluorita, calcita o aragonito.

También hay que tener en cuenta que los minerales pueden sufrir alteraciones meteóricas, por ejemplo oxidaciones, que hacen variar sustancialmente su color natural.

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Galena
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Variedades de cuarzo

Junto al color del mineral debe describirse su capacidad para transmitir la luz, diferenciándose minerales transparentes (se ve claramente la luz y una imagen), translúcidos (permiten el paso de la luz pero no de una imagen) y opacos (no permiten el paso de la luz).

RAYA

La palabra raya es en este caso sinónimo de color de la raya y se refiere al color del mineral pulverizado. El color de la raya ofrece mayor valor determinativo que el color del mineral en conjunto, pues en los minerales pulverizados la influencia de las impurezas es mucho menor.

La determinación de la raya se realiza sobre una placa de porcelana vitrificada y sin barnizar, cuya dureza oscila ligeramente alrededor de 7 según la escala de Mohs (ver dureza). La raya intensa y de colores definidos es propia de minerales metálicos y la de los minerales no metálicos, como los silicatos, es siempre blanca o de colores muy blanquecinos.

BRILLO

El aspecto que presenta la superficie de un mineral cuando la luz se refleja sobre él se denomina brillo. Principalmente el brillo puede ser de dos tipos: brillo metálico y brillo no metálico, pero entre los dos grupos no hay una separación clara, y de ciertos minerales se dice que tienen brillo submetálico. Por otra parte, si un mineral no presenta brillo decimos que su aspecto será mate o terroso.

Brillo metálico: es propio de minerales opacos, con índice de refracción inferior a 3, como por ejemplo pirita, calcopirita, galena, oro o plata.

Brillo no metálico: es propio de minerales transparentes con índice de refracción inferior a 2.6 y comprende dos tipos principales:

  • Brillo adamantino, el cual presentan minerales que brillan más y muestran destellos, como por ejemplo el zircón y por supuesto el diamante.
  • Brillo vítreo, el cual recuerda al vidrio y que presentan el 70% de los minerales, tales como el cuarzo, la calcita o la fluorita.

Los efectos ópticos de dispersión y reflexión de la luz en la superficie más o menos rugosa de los minerales producen otros tipos de brillo, dentro de la categoría del no metálico. Así, se pueden reconocer: brillo resinoso, como la resina (azufre, calcedonia), brillo nacarado, como el nácar de la perla (apofilita), brillo graso o céreo, que da el aspecto de un mineral cubierto de aceite (apatito) o el brillo sedoso, como la seda (yeso fibroso, crisotilo).

Por último, en raras ocasiones un mineral puede presentar variedades con brillo metálico y no metálico, como es el caso del mineral hematites que se muestra a continuación.

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Metálico, Mate o terroso

DUREZA

La dureza (H) se define como la resistencia de un mineral a ser rayado. Depende de la estructura cristalina y se puede considerar como una manera de evaluar su reacción a una tensión sin rotura. Cuanto más fuerte es la fuerza de enlace entre los átomos, más duro será el mineral. Hay que tener en cuenta que la dureza es una propiedad vectorial, esto es que varía con la dirección, por lo que un mismo mineral puede presentar distintos grados de dureza dependiendo de la dirección según la cual se raye. Los valores teóricos de dureza corresponden a ejemplares puros bien cristalizados. Por ejemplo, el hematites posee dureza 6,5 para su variedad metálica bien cristalizada (oligisto) y dureza baja (1.5) para ejemplares terrosos (ocres rojos).

Su valor relativo se calcula comparando con otros minerales de dureza conocida. La escala de minerales de dureza conocida la estableció el mineralogista austriaco F. Mohs en 1824, con diez minerales corrientes:

Dureza Mineral Comparación
1 Talco La uña lo raya con facilidad  MUY BLANDOS
2 Yeso La uña lo raya  MUY BLANDOS
3 Calcita La punta de un cuchillo lo raya con facilidad   BLANDOS
4 Fluorita La punta de un cuchillo lo raya  BLANDOS
5 Apatito La punta de un cuchillo lo raya con dificultad SEMIDUROS
6 Fd. Potásico Un trozo de vidrio lo raya con dificultad SEMIDUROS
7 Cuarzo Puede rayar un trozo de vidrio DUROS
8 Topacio Puede rayar un trozo de vidrio DUROS
9 Corindón Puede rayar un trozo de vidrio MUY DUROS
10 Diamante Puede rayar un trozo de vidrio MUY DUROS

EXFOLIACIÓN o CLIVAJE

La exfoliación es la rotura del mineral paralelamente a una cara real o posible del cristal, que suele ser una cara de índices sencillos. La exfoliación está relacionada con la estructura interna del cristal, así por ejemplo, las micas que tienen una estructura en capas con enlaces débiles entre ellas, presentan exfoliación perfecta en estas direcciones.

La exfoliación se puede describir en función de su calidad, perfecta, buena, imperfecta y de su dirección cristalográfica, cúbica, octaédrica, romboédrica, prismática y otras.

No todos los minerales presentan exfoliación y solamente un porcentaje pequeño la muestran en grado eminente, pero en el caso de que la tengan, sirve como criterio decisivo de diagnóstico.

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Exfoliación laminar perfecta en moscovita Exfoliación cúbica buena en galena

FRACTURA

Se entiende por fractura de un mineral a la rotura sin ninguna relación con la estructura interna del mismo. Es decir, el mineral se rompe sin relación con direcciones cristalográficas preferentes. La fractura nos da idea, por tanto, del grado de fragilidad del mineral. Según el aspecto que presente la superficie de rotura, se distinguen los siguientes tipos principales de fractura:

  • Fractura concoidal: superficies curvas como la cara inferior de una concha, por ejemplo sílex, cuarzo.
  • Fractura fibrosa: cuando el mineral se rompe con entrantes y salientes puntiagudos, como una astilla, por ejemplo el yeso.
  • Fractura irregular: la más común y la que sucede según superficies irregulares.

DENSIDAD

El peso específico o densidad relativa de un mineral es un número que expresa la relación entre su peso y el peso de un volumen igual de agua a 4 ºC. Por ejemplo, si un mineral tiene peso específico igual a 2, ello significa que una muestra determinada de dicho mineral pesa 2 veces lo que pesaría un volumen igual de agua. El peso específico de un mineral de composición determinada es constante y su determinación es, con frecuencia, importante en la identificación de un mineral.

En el reconocimiento de visu al sostener el mineral en la mano es posible tener una idea de su densidad. Por ejemplo, el yeso (G = 2.32) parece ligero en comparación con la baritina (G = 4.5). En términos generales, los minerales metálicos tienen mayor peso específico que los no metálicos.

SOLUBILIDAD

La solubilidad de un mineral puede tener lugar en medio acuoso o en medio ácido. En el primer caso la disolución puede ser total, como le sucede a la halita o parcial como en el caso del yeso. En medio ácido es relevante el comportamiento de los carbonatos más comunes. Así, la calcita y la dolomita reaccionan con efervescencia de distinta intensidad en contacto con ácido clorhídrico diluido (10 %). Este hecho puede servir de diagnóstico, ya que la calcita da efervescencia vigorosa, mientras que en la dolomita, menos reactiva, el mineral debe estar pulverizado para observarse la reacción.

MAGNETISMO

Se dice que un mineral es magnético cuando tiene la capacidad de ser atraído por el campo magnético de un imán. La magnetita y la pirrotina son los únicos minerales corrientes que se atraen con un pequeño imán de bolsillo. Se llaman ferromagnéticos. Los paramagnéticos son atraídos por electroimanes potentes y son generalmente minerales de hierro.

FLUORESCENCIA Y FOSFORESCENCIA

Fluorescentes son aquellos minerales, como la scheelita o los minerales de uranio, que se hacen luminiscentes al ser expuestos a la acción de los rayos ultravioleta (lámpara de rayos U.V.A). Si la luminiscencia continua después de haber cortado la fuente de excitación se dice que el mineral es además fosforescente. La fluorescencia es una propiedad imprevisible, así algunas muestras de un determinado mineral pueden presentarla y otras no. Esto sucede, por ejemplo, con la fluorita.