Les propietats dels minerals

OBJECTIUS
1. Conèixer la diversitat mineral.
2. Observar exemplars dels 8 principals grups minerals.
3. Reconèixer propietats físiques en les mostres minerals.

MATERIAL UTILITZAT
– Llapis 2HB i goma.
– Lupa binocular.
– Vidre.
– Ganivet.
– Imant.
– Balança electrònica.
– Proveta.
– Aigua.
– Mostres de mà dels següents minerals:

Elements nadius
Grafit
Sofre
Coure
Sulfurs
Galena
Esfalerita (=Blenda) (var. fèrrica i acaramel·lada)
Cinabri
Pirita
Calcopirita
Halurs
Halita
Fluorita
Òxids
Hematites
Magnetita
Goethita
Carbonats
Calcita (var. blanca i espat d’Islàndia)
Aragonita
Malaquita
Sulfats
Baritina
Guix
Fosfats
Apatita
Silicats
Quars (var. citrí, ametista, jacint de Compostel·la, fumat i cristall de roca)
Quars var. calcedònia
Ortosa
Biotita
Moscovita
Talc

PROTOCOL

Els minerals es classifiquen en 9 grups en funció de la seva composició química i de la seva estructura mineral. Hi ha més de 4.000 minerals diferents, però els més destacats són els que apareixen a la llista de més amunt, i són els que treballareu a la pràctica (a la llista falta el grup dels Cromats, els representants del qual són molt poc comuns).

Com a conseqüència de la seva composició química i, sobretot, de la seva estructura mineral (com es troben ordenats a l’espai els àtoms que formen el mineral), els minerals posseeixen determinades propietats físiques. Les principals propietats físiques les has treballat a classe, i és important que tinguis ben presents els coneixements assolits per tal de realitzar la pràctica. En tot cas, trobaràs petits recordatoris allà on els necessitis.

L‘hàbit mineral

L’hàbit mineral és la forma i disposició dels cristalls que formen el mineral. Pot ser massiu o cristal·lí.

En l’hàbit massiu, els cristalls no tenen les cares ben formades (no presenten formes específiques). Dins dels hàbits massius podem trobar els següents hàbits: globular (amb formes esfèriques), botrioïdal (formes d’esferes encaixades les unes a les altres), crostal (forma crostes superficials) i granular (com granets de sorra).

En l’hàbit cristal·lí, els cristalls tenen les cares ben formades (presenten formes específiques). Dins dels hàbits cristal·lins podem trobar els següents hàbits: capil·lar (en forma de cabell), acicular (d’agulles), columnar (columnes), dendrític (com branquetes d’arbre), fibrós (com si fos teixit esfilegassat), laminar (formen làmines), tabular (formen làmines gruixudes) i foliar (com si fossin fulles d’arbre). També podem trobar formes geomètriques: cúbic, tetraèdric, octaèdric, etc.

1) Agafa una mostra dels següents minerals:

– Quars var. cristall de roca
– Pirita
– Malaquita
– Goethita

a. Per a cadascun dels minerals 4 fes un dibuix de detall en el que s’observi el seu hàbit (no cal fer el dibuix de la mostra sencera, però sí que es vegi clarament quin hàbit presenta el mineral). Cada dibuix ha de tenir una mida aproximada de 10 cm.

b. Posa el nom al costat del mineral corresponent i indica la seva escala (el més senzill és fer una escala gràfica aproximada).

c. Indica al costat de cada mineral si presenta hàbit massiu o cristal·lí, i a continuació especifica l’habit concret (ajuda’t del resum anterior).

L’exfoliació

L’exfoliació és la tendència que presenten alguns minerals a trencar-se per uns plans determinats paral·lels a l’estructura cristal·lina del mineral. L’exfoliació pot ser nul·la (aleshores la fractura serà concoïdal, estellosa o irregular), imperfecta (hi ha plans d’exfoliació no gaire definits) o perfecta (el mineral es trenca seguint plans molt ben marcats. En aquest cas, pot existir un únic pla d’exfoliació (el mineral es trenca a làmines), o diversos plans d’exfoliació (el mineral es trenca formant cubs o altres tipus de paral·lepípeds).

2) Agafa una mostra dels següents minerals (tots dos presenten una exfoliació perfecta):

– Mica moscovita
– Calcita var. espat d’Islàndia

a. Dibuixa algun detall de cadascun dels dos minerals on s’observi clarament l’exfoliació. El dibuix ha de tenir una mida aproximada d’uns 10 cm i ha d’anar acompanyat d’una escala gràfica. Recorda posar el nom del mineral al costat del dibuix.

b. Descriu les diferències que presenten els dos minerals des del punt de vista de l’exfoliació (ajuda’t de l’explicació anterior).

La fractura

La fractura és la forma de trencament dels cristalls, que pot ser concoïdal, estellosa o irregular (quan la fractura és regular significa que el mineral presenta exfoliació, i aleshores es parla d’exfoliació en comptes de parlar de fractura).

3) Aquesta vegada has d’observar totes les mostres minerals i buscar algun mineral que presenti una fractura de tipus concoïdal. Agafa’l i realitza les activitats següents:

a. Escriu el nom del mineral i el grup al que pertany.

b. Dibuixa amb detall la zona de fractura on es vegi clarament que es tracta d’una fractura concoïdal. El dibuix ha de tenir una mida aproximada de 10 cm. Recorda afegir una escala gràfica al seu costat.

c. Assenyala amb una petita fletxa sobre el dibuix el punt exacte on creus que es va produir el cop que va provocar la fractura concoïdal.

La duresa

La duresa és la dificultat que presenta un mineral a ser ratllat. L’escala va de l’1 (el mineral més tou) a 10 (el mineral més dur). Es tracta de l’escala de Mohs:

4) Agafa els següents minerals:

– Calcita
– Ortosa
– Quars
– Galena

a. Mira amb detall la taula de l’escala de Mohs i pensa de quina manera podries determinar experimentalment la duresa de la clacita, de l’ortosa i del quars. Redacta a la teva llibreta el protocol detallat a seguir raonant cadascun dels passos (redacta un protocol diferent per a cada mineral).

b. Determina experimentalment la duresa de la galena. Explica de forma raonada els passos que has seguit per tal de determinar la seva duresa.

La densitat

La densitat és la relació entre el pes d’un mineral i el seu volum. Es tracta d’una característica molt constant que ens permet identificar molts minerals. Per a determinar la densitat, cal dividir el pes de la mostra mineral entre el seu volum.

Per a determinar el pes del mineral només cal utilitzar una balança (cal una mostra formada per un únic mineral). Cal expressar el seu pes en grams.

Per a determinar el volum del mineral cal un procediment una mica més complicat. Si la mostra mineral formés un cristall mineral de forma geomètrica regular, la determinació del volum es podria calcular matemàticament de manera molt senzilla (per exemple, si es tracta d’un cub, només cal mesurar una aresta (c) i calcular c³). La majoria de mostres, però, tenen forma irregular i, per tant, cal determinar el volum de manera experimental (ho farem d’aquesta manera a la pràctica).

5) Agafa les dues mostres minerals que et digui el professor (les mostres han d’estar formades per un únic mineral. Normalment, els minerals que van millor per fer aquesta pràctica són la pirita i l’ortosa).

a. Pesa a la balança electrònica cadascun dels minerals, per separat, apuntant amb precisió el seu pes en grams.

b. Omple la proveta d’aigua fins a un volum determinat (per exemple, 200 cm³). Cal que el volum sigui exacte o que, almenys, facis una lectura precisa del volum d’aigua. Aquest volum serà el “Volum Inicial” (apunta’l a la llibreta amb les seves unitats). Per fer una lectura precisa del volum a la proveta és necessari aliniar els teus ulls amb la base del menisc que forma la superfície de l’aigua:

c. Introdueix suaument el mineral a l’interior de la proveta (evita que colpegi amb força el fons de la proveta o que es produeixin exquitxos d’aigua). Veuràs que el volum d’aigua ha augmentat perquè ara s’han sumat el volum de l’aigua i el volum del mineral introduït. Determina el volum de manera precisa. Aquest serà el “Volum Final” (apunta’l amb les seves unitats).

d. Explica com es pot determinar el volum exacte del mineral “Volum Mineral”. Escriu els càlculs realitzats i el resultat obtingut amb les seves unitats.

e. Ara que ja disposes de les dades del pes i del volum del mineral, ja pots calcular la seva densitat. Escriu el càlcul i el resultat amb les seves unitats.

f. Repeteix els passos a, b, c, d, i e amb l’altre mineral.

g. Quin és el mineral amb major densitat? Reflexiona sobre el significat del concepte de densitat i del fet que un mineral tingui major densitat que l’altre (redacta les teves conclusions a la llibreta).

El color mineral

El color mineral és la característica més evident dels minerals, però tot i que alguns minerals sempre presenten el mateix color, alguns poden presentar-ne diversos (són el que anomenem “varietats minerals”). Els minerals poden tenir colors metàl·lics o colors no metàl·lics.

Els colors metàl·lics són aquells que tenen aspecte de metall. Els més habituals són el blanc (com la plata), el groc (com l’or), el gris (com el plom), etc. Cal anar alerta, perquè no estem acostumats a dir el nom correcte d’aquests colors. Així, a la plata li diriem que té color platejat, però en realitat la plata té color blanc metàl·lic, i l’or té color groc metàl·lic, mentre que segur que haurieu dit que té color daurat…

Els colors no metàl·lics són més senzills de descriure, perquè el seu color es correspon amb el que estem acostumats a dir. Els colors no metàl·lics dels minerals poden ser molt diversos (blanc, groc, verd, blau, vermell, etc.), fins i tot poden haver minerals incolors (sense cap tipus de color).

6) Classifica els minerals de totes les mostres segons el seu color. Fixa’t que primers has de fer dos grans grups, el dels minerals amb color metàl·lic i el dels minerals amb color no metàl·lic. Dins de cadascun d’aquests dos grups, has d’agrupar els minerals segons el seu color específic. El millor és que facis una taula a la teva llibreta amb el noms agrupats de tots els minerals.

El color de la ratlla

El color de la ratlla és el color de la pols que es desprèn quan es ratlla el mineral. És una propietat molt constant de cada mineral (no varia com el color). Podriem ratllar totes les mostres minerals del laboratori, però aviat ens quedariem sense minerals si cada alumne de cada classe i cada any fes el mateix. És per això que no ho farem.

La lluïssor

La lluïssor és l’aspecte de la superfície mineral cristal·lina que reflexa la llum natural. Els minerals poden tenir lluïssor metàl·lica, lluïssor no metàl·lica o, fins i tot, no tenir lluïssor (aleshores es diu que el mineral és mat):

En un mineral mat, la llum es dispersa totalment en contacte amb el mineral i no apareix cap lluïssor.

En un mineral amb lluïssor metàl·lica, la llum es reflexa fàcilment i dóna un aspecte metàl·lic a la superfície del mineral.

En un mineral amb lluïssor no metàl·lica, la llum es dispersa de maneres diverses, proporcionant diferents lluïssors: adamantina (com el diamant), vítria (com el vidre), nacrada (com el nacre), resinosa (com la reïna dels pins), sedosa (com la seda) o greixosa (com l’oli). No sempre és fàcil de distingir.

7) Classifica els minerals de totes les mostres en tres grans grups: minerals mats, minerals amb lluïssor metàl·lica i minerals amb lluïssor no metàl·lica. Pots confeccionar 3 llistats diferents a la teva llibreta.

La diafanitat

La diafanitat és la capacitat de deixar passar o no la llum a través d’un mineral:

Un mineral opac és aquell que no deixa passar la llum encara que sigui a través d’un cristall mineral prim.

Un mineral transparent és aquell que permet veure a través d’ell com si fos un vidre (el cristall no ha de ser gaire gruix).

Un mineral translúcid és aquell que deixa passar la llum però que no permet veure a través (evidentment, això depèn del gruix del mineral (caldria fer l’observació amb un gruix d’aproximadament 1 cm d’espessor)).

8) Confecciona a la teva llibreta una taula amb tres columnes, una pels minerals opacs, una altra pels transparents i una tercera pels translúcids. Omple la taula amb el nom dels minerals dels quals no tinguis cap dubte de la seva diafanitat (almenys 3 de cada).

El magnetisme

El magnetisme és la capacitat que tenen alguns minerals d’atreure un imant.

9) Disposes d’un imant. Toca cadascun dels minerals amb l’imant. Hi ha un que se li enganxa. Quin és? Redacta la resposta de manera completa: “El mineral que presenta magnetisme i que, per tant, se li enganxa l’imant és…”.

La birefrigència

La calcita varietat espat d’Islàndia presenta una propietat física anomenada birefringència.

10) Agafa un exemplar de calcita varietat espat d’Islàndia i segueix les següents instruccions:

a. Situa el mineral sobre la llibreta, on hagis escrit amb lletra ben clara “MINERAL”.

b. Què s’hi llegeix a través del mineral? Dibuixa-ho al costat.

c. Intenta explicar aquesta propietat a partir de les observacions del fenomen.