Overview
Fuente: Laboratorio de Alan Lester - Universidad de Colorado Boulder
Las propiedades físicas de los minerales comprenden varios atributos medibles y perceptibles, incluyendo color, raya, propiedades magnéticas, dureza, forma de crecimiento del cristal y escote de cristal. Cada una de estas propiedades son específicas de minerales, y están relacionados fundamentalmente con un mineral particular composición química y estructura atómica.
Este experimento analiza dos propiedades que se derivan principalmente de la repetición simétrica de agrupaciones atómicas fundamentales, estructurales, llamadas células de la unidad, dentro de un enrejado cristalino, forma de crecimiento del cristal y escote de cristal.
Forma de crecimiento del cristal es la expresión macroscópica de la simetría de nivel atómico, generada por el proceso natural de crecimiento de la adición de células de la unidad (los bloques de edificio moleculares de minerales) con un creciente entramado de cristal. Zonas de unidad-celular-además de rápido se convierten en los bordes entre las superficies planas, es decir, caras, del cristal.
Es importante reconocer que las rocas son agregados de granos minerales. Mayoría de las rocas es polymineralic (varias clases de granos mineral) pero algunos son efectivamente monomineralic (compuesto por un único mineral). Porque las rocas son combinaciones de minerales, rocas no se refieren a forma de cristal. En algunos casos, geólogos refieren a rocas como tener un escote general, pero aquí el término se utiliza simplemente para referirse a superficies repetitivas y no es un reflejo de la estructura atómica cristalina. Así, en general, el escote de forma y cristal de cristal de términos se utilizan en referencia a muestras de minerales y no roca.
Principles
Todos los minerales poseen propiedades físicas y características fácilmente reconocibles y específicas asociadas con las propiedades no siempre se expresan en un cristal individual. Por ejemplo, cristales de cuarzo tienen una característica forma hexagonal, pero si crecimiento cristalino se produce en un ambiente donde otros minerales bloquear o afectan la forma de crecimiento natural (que es comúnmente el caso en la mayoría de las rocas) y luego la forma hexagonal forma. Así, con esto en mente, es importante seleccionar cuidadosamente un grupo adecuado de muestras para el crecimiento de cristales o análisis de escote de cristal, como no todas las muestras de estas características clave.
Además, aunque el escote de cristal es relativamente fácil de probar, mediante la ruptura de una muestra con un martillo — diferentes minerales muestran una gama de calidad de escote, tal que las superficies planas de última hora pueden ser desigual y áspero (llamados "pobres-escote") o extremadamente liso (llamado "bueno" o "excelente escote"). En algunos casos (e.g. cuarzo), fuerza de adherencia cristalográficos es uniforme en todas las direcciones, y esto da como resultado un mineral con la falta de planos de la hendidura reconocible.
Procedure
1. establecer un grupo de muestras de minerales
- Como muchos de los siguientes como sea posible: cuarzo, halita, calcita, granate, biotita y Moscovita. Algunos son elegidos para características de crecimiento cristalino y otras características de división de cristal.
2. observar y analizar la forma de cristal
- Coloque una muestra sobre la superficie de observación.
- Girar para observar todos los lados. Busque caras de cristal, bordes de cristal (líneas donde se encuentran caras) y vértices del cristal (puntos donde se unen los bordes).
- Si es posible, medir los ángulos interfaciales con el goniómetro. Esto se hace simplemente colocando un lado del goniómetro en una cara de cristal particular, al otro lado del goniómetro en una cara adyacente, y entonces leyendo el ángulo.
- Comparar con el conjunto de poliedros cristalinos característicos.
- Repita los pasos 2.1 – 2.4 para cuarzo (Nota bipiramidal hexagonal forma (figura 1)), calcita (Nota escalenoedro forma (figura 2)), halite (Nota cristalino cúbico forma (figura 3)), granate (Nota dodecaedro forma (figura 4)) y biotita (forma pseudo hexagonal (figura 5) de la nota).
Figura 1. Visualización de forma bipiramidal hexagonal de cuarzo.
Figura 2. Mostrar formulario escalenoedro de Calcita. Cuenta cómo varios de cristal de caras se cruzan en los bordes de cristal de forma y la combinación de bordes formas conocidas como "vértices". Formas de crecimiento simétrico de cristal se generan por la repetición de estructuras atómicas fundamentales (células de la unidad) en el enrejado cristalino. En este caso, el crecimiento de cristales de Calcita genera el poliedro específico conocido como un escalenoedro.
Figura 3. Visualización de forma de cristal de halita.
Figura 4. Granate con forma de dodecaedro.
Figura 5. Biotita mostrando forma pseudo hexagonal.
3. observar y analizar el escote
- Poner en protección para los ojos.
- Coloque un pedazo de cuarzo en la superficie de fractura.
- Usando un martillo, romper la pieza de cuarzo por la mitad.
- Usando una lupa, observar el pedazo roto de cuarzo para superficies de clivaje. Observe que el cuarzo tiene ninguno. Cuarzo exhibe fractura concoidea, pero ningunas superficies de clivaje bien definidos (figura 6). Esto es una consecuencia del hecho de que las células de la unidad en el enrejado del cristal de cuarzo (SiO4 grupos, llamados sílice tetraédrica) tienen adhesión comparable iguales en todas las direcciones. Esta uniformidad de las fuerzas de adhesión resulta en un cristal con ningún preferida romper aviones.
- Repita pasos 3.2 – 3.4 calcita (debe mostrar escote romboédrico (figura 7)), halite (debe mostrar escote cúbico (figura 8)), biotita y Moscovita (debe uno Mostrar escote planar (figura 9)).
- Usar una lupa para evaluar cualidades diferentes escote. Escote puede ocurrir en una variedad de niveles. Cuando hay una diferencia dramática en la fuerza de adherencia en una orientación particular, tales como entre sábanas de SiO4 agrupaciones en el caso de mica, un escote casi perfecto se genera entre estas hojas. Como se señaló anteriormente, cuarzo exhibe una falta casi total de la hendidura. Entre estos extremos (de escote perfecto y falta de clivaje), hay minerales que tienen buen escote (e.g. feldespato) y pobre escote (ciertas caras en cristales de anfíbol).
Figura 6. Cuarzo con fractura concoide, sin superficies de clivaje.
Figura 7. Mostrando escote romboédrico de Calcita. Superficies de fractura y rotura simétricas son generadas por las zonas de relativa debilidad en la vinculación atómica en el enrejado cristalino. Escote de Calcita se traduce en el poliedro específico conocido como romboedro.
Figura 8. Halite mostrando clivaje cúbico.
Figura 9. Biotita mostrando escote planar.
Los minerales son sustancias inorgánicas que se encuentran en la tierra, con propiedades únicas que ayuda en la identificación y análisis.
Muchos minerales presentan estructura cristalina. Estos materiales han ordenado altamente arreglos atómicos, compuestos por agrupaciones atómicas, llamadas las células de la unidad de repetición. Porque las células de la unidad son idénticas dentro de un cristal, son responsables de la simetría del cristal en la escala micro y macro.
Esta simetría causa cristales minerales a romperse o unirse, de una manera predecible. Escote es la tendencia de un cristal a romper a lo largo de planos estructurales débiles. Así, la manera que hiende un mineral proporciona la penetración en su estructura cristalina.
Este video demostrará el análisis de formas de cristal mineral de macro escala rompiendo muestras de minerales y observar su escote.
Sólidos cristalinos contienen átomos organizados en un patrón repetido, mientras que los sólidos amorfos no tienen un pedido. Por ejemplo, el carbono puede encontrarse en muchas formas. Los átomos de carbono amorfo se organizan al azar, mientras que los átomos en el diamante están dispuestos en un cristal ordenado.
Un cristal es un conjunto de células de unidad de repetición, idénticos, que se definen por la longitud de los bordes de la célula de la unidad y los ángulos entre ellos. Éstos repiten estructuras infinitamente se extienden en tres direcciones espaciales y definición las propiedades del cristal y uniformidad.
Hay siete células de unidad básica. La celda unidad más simple, el cubo cuenta con longitudes del borde igual y un átomo en cada esquina. Las variaciones incluyen tetragonal y ortorrómbica, que poseen longitudes de borde diferente.
Las estructuras de cristal romboédrico poseen similar paralelo enfrentan geometría sin ángulos rectos. Monoclínico y triclínico son similares en forma, pero con variados ángulos y longitudes del borde. Finalmente, la estructura hexagonal se compone de dos caras hexagonales paralelas, con seis caras rectangulares.
Las variaciones en estas estructuras ocurren cuando átomos adicionales contenidas en la cara de cristal, llamados centrada en la cara o en el cuerpo de cristal, llamados cuerpo centrado.
Cuando los cristales son rotos, tienden a unirse a lo largo de planos de cristal estructuralmente débiles. La calidad del escote depende de la fuerza los lazos en y a través del plano. Buen escote se produce cuando la fuerza de los lazos dentro del lugar son más fuertes que aquellos a lo largo del plano. Pobre escote puede ocurrir cuando la fuerza de Unión es fuerte en el plano del cristal. Cristales pueden unirse en una dirección, llamada hendidura basal, dando por resultado dos caras hendidas. Esto resulta de Enlaces atómicos fuertes dentro del avión, pero débiles lazos de unión entre los planos.
Del mismo modo, cristales pueden unirse en dos direcciones, debido a dos planos débiles, dando por resultado cuatro caras hendidas y dos caras fracturadas. Formas cúbicas y romboédricas resultan del clivaje en tres direcciones. Octaédricas y dodecaédricos formas surgen de planos de fractura de cuatro y seis, respectivamente.
Algunos minerales no hiende a lo largo de un plano de cristal, debido a fuertes lazos en todas las direcciones y en cambio resultar en fractura irregular.
Ahora que hemos cubierto los fundamentos de la estructura cristalina y los diferentes tipos de escote de cristal, echemos un vistazo a estas propiedades en muestras de minerales reales.
Para analizar formas de cristal, primero recoge un grupo de muestras de minerales, como cuarzo, halita, calcita, granate, biotita y Moscovita.
Coloque la muestra sobre la superficie de observación. Rotar la muestra para observar todos los lados. Busque caras cristalinas, cristal de aristas y vértices del cristal.
Si es posible, medir los ángulos interfaciales utilizando un goniómetro. Para ello, coloque un lado del goniómetro en la cara de un cristal particular y al otro lado del goniómetro en una cara adyacente. Luego se lee el ángulo.
Comparar las observaciones con el conjunto de poliedros cristalinos característicos. Repita estos pasos para otros minerales y observe las diferencias.
Las muestras de cuarzo tienen una forma de cristal bipiramidal hexagonal, según lo indicado por los 6 lados.
El material de Calcita, exhibe escalenoedro forma, como se muestra por las 8 caras de la estructura de pirámide maclados.
Halite, muestra características estructura cúbica, con ángulos de 90°.
Granate ha angulada superficies con 12 lados, indicativos de su forma de dodecaedro.
Finalmente, la biotita puede mostrar una aparente forma hexagonal.
A continuación, para observar el escote de cristal, primero puesto en la protección de los ojos.
Coloque un pedazo de cuarzo en la superficie de fractura. Usando un martillo, romper la pieza de cuarzo. Una lente de mano, tenga en cuenta el pedazo roto de cuarzo para superficies de clivaje. Observe que el cuarzo tiene ninguno.
Las células de la unidad en el enrejado cristalino del cuarzo tienen adhesión comparable iguales en todas direcciones, dando por resultado un cristal no planos recomendado: última hora, llamado fractura concoidea.
A continuación, repita este paso romper para otros ejemplares. Usar una lupa para evaluar cualidades diferentes escote.
Cuando hay una diferencia dramática en la fuerza de adherencia en una orientación particular, tales como entre hojas de agrupaciones de silicato en el caso de mica, se genera una división casi perfecta entre estas hojas, había llamado clivaje basal.
Biotita y Moscovita cada muestran clivaje basal, con un plano de rotura individual.
Halite muestra escote cúbico, resultante de los tres planos de la hendidura a 90°.
Calcita muestra escote romboédrico, resultante de los tres planos de la hendidura a 120 y 60 °.
El análisis de la estructura cristalina es importante para comprender los tipos de minerales que se encuentran en el campo.
Puede realizar el análisis cuantitativo de la estructura cristalina mediante difracción de rayos x o DRX.
En este ejemplo, la estructura cristalina de un óxido de hierro fue sintetizada de una mezcla de hematita y hierro a alta temperatura y presión en una célula de yunque de diamante. El patrón de dispersión de DRX se analizó a lo largo de la reacción para determinar la estructura cristalina.
Los resultados mostraron a Debye lisa o irregular anillos, que indican la cristalinidad. La ubicación de cada anillo elucida la estructura cristalina, ya que cada anillo corresponde a un plano de cristal.
Debido a su propiedad de hendidura plana y por lo tanto es atómicamente plana superficie, mica se utiliza con frecuencia como un substrato para la proyección de imagen de molécula pequeña.
En este ejemplo, la mica se utilizó como sustrato para la proyección de imagen de moléculas fotorreceptoras usando microscopía de fuerza atómica o AFM. La muestra de proteína adsorbida a una hoja de mica recién descamada y luego enjuagarse con tampón.
La muestra era reflejada a continuación utilizando una fluido de la célula. El substrato de mica permitió la proyección de imagen de alta resolución de la muestra de proteína debido a su superficie plana atómico.
Sólo ha visto la introducción de Zeus a propiedades físicas de minerales. Ahora debe comprender los conceptos básicos de celdas unidad de cristal y cómo determinar los planos de la hendidura de cristal. ¡Gracias por ver!
Applications and Summary
Históricamente, evaluar las propiedades físicas de los minerales ha sido una clave de primer paso en la identificación de minerales. Aún hoy, cuando falta microscópica y moderna instrumentación analítica (por ejemplo, microscopía petrográfica, difracción de rayos x, fluorescencia de rayos x y técnicas de microsonda de electrones), física propiedades siguen siendo muy útiles como herramientas de diagnóstico para la identificación mineral. Esto es particularmente el caso en estudios geológicos de campo.
Evaluación y la observación de las propiedades físicas de los minerales son un excelente medio para demostrar la dependencia crítica de características macroscópicas en nivel atómico estructura y arreglo.
Las principales propiedades físicas de minerales no se expresan siempre en muestras específicas. Por lo tanto, realmente ser capaz de reconocer y utilizar estas propiedades como herramientas de diagnóstico requiere de una combinación de ciencia, experiencia y arte. A menudo, el geólogo debe utilizar una lupa para evaluar relativamente pequeños cristales minerales o granos dentro de la matriz de una roca más grande. En tales casos, puede llegar a ser un reto distinto para identificar los aspectos útiles de la forma cristalina y cristal escote.
En un entorno académico o docente, la evaluación de los minerales a través de análisis de muestras de mano es un ejercicio que muestra cómo repetitivos patrones y características impuestas por la química física de materiales naturales. En otras palabras, cualquier mineral específico, hay ciertos rasgos cristalográficos (por ejemplo morfología cristalina) y propiedades físicas (por ejemplo, color, dureza, raya) que son impuestas por la composición química y estructura atómica.
En el ámbito de los recursos minerales y geología de exploración, la identificación de minerales mediante la muestra de la mano es un componente clave del trabajo de campo, dirigido a localizar los minerales potenciales y depósitos económicamente útiles. Por ejemplo, la identificación de diversos sulfuros metálicos (pirita, Esfalerita, galena) en asociación con hidrotermal oxi-hidróxidos del hierro (hematita, Goethita, limonita) puede ser indicativa de posibles venas de ricos en Au y Ag y regiones.
En el contexto de la Geología histórica (descifrando la historia profunda temporal de una región), identificación de minerales puede fijar la etapa para las interpretaciones de las antiguas condiciones. Por ejemplo, ciertos minerales metamórficas (por ejemplo Al2SiO5 polimorfos, cianita, andalucita y Sillimanita) son marcadores de determinada presión y temperatura en la corteza antigua.
