Presentación 1
Presentación 1
Presentación 1
DE HUAMANGA
FACULTAD DE ING. DE MINAS GEOLOGA Y CIVIL
ESCUELA DE FORMACIN PROFESIONAL DE ING. DE MINAS
CURSO DE MINERALOGA
CRISTALOGRAFIA
Cristalografa es la ciencia de los cristales, que estudia su origen, crecimiento, forma exterior, estructura
interna y propiedades fsicas. Estudio de las formas, de las estructuras y de las propiedades de los
cristales.
-El cristal slido en el cual los diversos tomos estn ordenados de forma regular, segn una disposicin fundamental (malla
elemental) cuya distribucin en el espacio dibuja la red cristalina.
Cristal se denomina automorfo, y en caso contrario xenomorfo ( su forma extrema es entonces cualquiera, lo que no modifica
en absoluto sus restantes propiedades caractersticas del estado cristalino).
ESTADO CRISTALINO
Cuerpo cristalino.- Cristal es un cuerpo slido de estructura reticular. l termino amorfo de origen griego y significa sin
forma. Aplicado a la sustancia slida, este trmino se debe comprender en el sentido de que la sustancia amorfa carece de
forma geomtrica natural y de estructura interna regular. Por eso, los cuerpos slidos amorfos se consideran como lquidos
sobre fundidos.
Los cuerpos amorfos se caracterizan principalmente por
La falta de una temperatura de fusin
La isotropa, invariabilidad de las propiedades con el cambio de direccin.
Luego un cristal es un cuerpo slido limitado naturalmente por superficies planas que constituyen la expresin exterior de una
ordenacin regular interna de los tomos iones integrantes
PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS CRISTALINAS
1ro- Los elementos geomtricos de los cristales son las caras planas, las aristas rectas y los vrtices angulares.
Estos elementos se relacionan segn el teorema de Euler cuyo enunciado dice: l nmero de caras, mas el
nmero de vrtices es igual al nmero de aristas ms dos.
2do- Las caras del cristal se sitan por zonas. Se denomina zona al conjunto de caras que se cortan segn aristas
paralelas.
3ro- Al estudiar las propiedades fsicas de un cristal, generalmente resulta que tienen diferentes valores segn las
distintas direcciones, es decir, que son anistropos.
4to- En ciertas direcciones las propiedades de los cristales resultan iguales, y en la disposicin de estas
direcciones se pueden observar una simetra muy heterognea y frecuentemente complicada.
5to- Con respecto a la luz, la mayora de los cristales presenta ciertas particularidades: cualquier rayo de luz
corriente que los penetra, se descompone en dos rayos plano polarizado con diferentes ndices de refraccin es
decir, estos rayos se propagan en el medio cristalino a velocidades diferentes.
RELACIONES DE LA CRISTALOGRAFIA CON OTRAS CIENCIAS
La Cristalografa se beneficia ampliamente de las matemticas pero esta le ofrece
relativamente poco. En relacin inversa (respecto a la cristalografa) se encuentra
la Metalografa, que estudia la estructura de los metales, y la Petrografa, que
estudia las rocas. Estrecha relacin mutua se observa entre la Cristalografa de
un lado la fsica, Qumica y mineraloga, de otro.
REDES PLANAS
El orden bidimensional es el resultado de traslaciones regulares en dos direcciones distintas que resultan en la
definicin de los cinco tipos de redes planas. La asimilacin de este orden bidimensional es bsica para comprender la
regularidad correspondiente a objetos tridimensionales tales como la materia cristalina. Se definen cinco tipos de redes
planas con las siguientes caractersticas:
Red oblicua (a b g 90) Red rectangular (a b g =90) Red rmbica (a=b g 90, 60, 120)
Ejes de rotoinversin: Girando e invirtiendo alrededor de ellos, la cara cristalina se repite un nmero determinado de veces
segn el orden del eje.
Planos de simetra: ambos lados del plano aparecen idnticas caras cristalinas.
Planos de simetra: ambos lados del plano aparecen idnticas caras cristalinas.
d) OPERACIONES DE SIMETRA
Existen varias operaciones, de las cuales unas se refieren a las figuras finitas y otras, a las infinitas. Estudiamos los primeros.
1- REFLEXION EN EL PLANO.- Si consideramos un sistema de puntos, por Ej. a1, a2, a3 y lo reflejamos en le plano P como en un
espejo, obtendremos un nuevo sistema de puntos: b1, b2, b3. simtrico al primero. En esta operacin el elemento de simetra
designado con la letra P.
El plano de simetra divide a la figura en dos partes iguales, que no siempre se les puede coincidir una con la otra por simple
superposicin. Por eso es necesario distinguir dos clases de igualdad de figuras. A) igualdad de correspondencia o analoga
reciproca en que las figuras coinciden por superposicin o interposicin. B) igualdad de reflexin, en que la coincidencia es
posible solamente despus de haber reflejado una de las figuras en un espejo. Las manos derecha e izquierda son un ejemplo
de la igualdad de este genero. (son ENANTEAMORFAS)
2- ROTACIN O GIRO
En esta operacin la figura puede coincidir consigo mismo, haciendo girar cierto ngulo. El eje de giro se denomina entonces
eje de simetra: el ngulo de giro debe ser una fraccin entera de 2 o 360.
En las figuras geomtricas puede haber ejes de simetra de cualquier orden. Debido a la estructura reticular de los cristales,
estos pueden tener los ejes L1, L2, L3, L4, L6. En las proyecciones estereogrficas se designan con los smbolos.
3- LA INVERSIN
Es una operacin de simetra anloga a la reflexin, la diferencia consiste en que la reflexin se produce en un plano
especular; mientras que la inversin es equivalente a la reflexin en un punto, centro de simetra, que es el elemento de
simetra de la inversin.
En el cristal que tiene centro de simetra, a cada cara le corresponde otra igual, paralela e inversamente ubicada; por eso, el
centro de simetra se denomina tambin centro de inversin. En una figura de dimensin finita solamente puede haber un
centro de simetra.
4- REFLEXION Y GIRO
En esta operacin la coincidencia tiene lugar mediante la realizacin simultanea de un giro alrededor de un eje L y una reflexin en un plano especular P. Esta
clase de operacin de simetra se llama tambin GIROIDAL
Existe, ejes de rotacin reflejada de los mismos ordenes que los de rotacin sencilla, es decir:
A) Eje binario giroidal o digiroide: equivalente a un centro de simetra, se le representa as
B)Eje ternario giroidal o trigiroide: equivale a un eje ternario mas un plano de simetra, se le representa
C)Eje cuaternario giroidal o tetragiroide: lleva implcito una eje binario sencillo, pero que, no equivale solamente a el, se le representa
D)Eje senario giroidal o exa giroidal.- equivale a un eje ternario sencillo mas un centro de simetra, se le representa as .
5- INVERSION Y ROTACIN (GIRO)
Esta operacin es anloga a la anterior la diferencia consiste en que, despus de la rotacin alrededor del eje, la reflexin no hay que hacerla en el plano, sino en
un punto. Resulta una combinacin de rotacin e inversin. El elemento de simetra para esta operacin es el eje de inversin, que se designa por Li o Gi. El
orden se indica con un exponente, por Ej. L4/1: hay que tener en cuenta que L1/1= c, L2/1= L3 + c; L4/1 y L6/1 tienen valor independiente.
6- COMBINACIN DE OPERACIONES DE SIMETRA
La deduccin de las 32 clases cristalinas se llevan a cabo con la rotacin, la reflexin y la combinacin de ambos, pero cabe tambin suponer la rotacin y
simultnea traslacin paralela al eje, y la reflexin con traslacin paralela al plano. La primera combinacin de origen a los ejes helicoidales. La segunda a los
planos de deslizamiento.
LEYES FUNDAMENTALES DE LA CRISTALOGRAFIA CRISTALOGRAFIA
Los cristales de una misma sustancia, que en trminos fsicos qumicos se llama fase, no siempre tienen igual forma, el mismo
nmero de caras ni esta presentan contornos semejantes. En medio de su gran variedad hay entre las diversas formas
cristalinas estrecha relacin comprendida en las leyes fundamentales.
1- LEY DE SIMETRA
Toda modificacin de un elemento de un cristal implica necesariamente la misma modificacin en todos sus elementos
homlogos de dicho cristal. Por Ej. (vrtice-octaedro), (aristas rombo dodecaedro) truncadura. Biselamiento, modificacin es en
vrtice y este sobre las caras o sobre las aristas se dice: (apuntamiento simple y es una combinacin de los anteriores se produce
apuntamiento doble: cubo piramidado o tetraexaedro, trapezoedro, trioctaedro,-exaoctaedro.
2- LEY DE LA CONSTANCIA DE LOS ANGULOS DIEDROS
El primero que estableci la ley de la constancia de los ngulos diedros, fue el cientfico dans Niels Stensen en 1669, dice: Los
cristales de una misma sustancia pueden tener aspecto muy diferente, segn la cantidad y dimensiones de las caras; pero los ngulos
entre las caras correspondientes permanecen constantes. Para medir los ngulos diedros, se utilizan aparatos denominados
gonimetros, los mas empleados son:
gonimetro de aplicacin o de contacto
gonimetro de reflexin de un limbo
Gonimetro de mas de un limbo ( gonimetro teodolito).
2 ) OCTAEDRO.- Son una forma constituida por 8 caras que son tringulos equilteros, cada una de las
cuales corta por, igual los tres ejes cristalogrficos. Debe tenerse presente que las caras de un octaedro
truncan simtricamente Los vrtices de un cubo.
3) DODECAEDRO-o- ROMBODODECAEDRO
Es una forma compuesta por 12 caras con forma de rombo. Cada cara corta a dos de los ejes
cristalogrficos. A igual distancia y es paralela al tercero. Las caras del dodecaedro romboidal
truncan las aristas tanto del cubo como del octaedro.
4) TETRAEXAEDRO O CUBO PIRAMIDADO.- Es una forma integrada por 24 caras triangulares issceles,
cada una de las cuales corta un eje a la distancia unida y el segundo en algn mltiplo, y es paralela al
tercero. Tericamente resulta de biselamiento de las aristas del cubo.
5) TRIAQUISOCTAEDRO (OCTAEDRO PIRAMIDADO)
Es una forma, integrada por 24 caras triangulares issceles cada una de las cuales corta dos de los ejes
cristalogrficos a distancia unidad, y el tercer eje en algn mltiplo. Resulta de un apuntamiento simple
de los vrtices del cubo, en donde las caras se dirigen hacia las aristas, o tambin resulta del biselamiento
de las aristas del octaedro.
7 ) HEXAQUISOCTAEDRO.- Es una forma integrada por 48 caras triangulares cada una de las cuales corta
distintamente los tres ejes cristalogrficos y que corresponden exactamente a las 48 partes del espacio o
dominios que resultan de la divisin por los nueve planos de simetra.
Formas combinadas.- Las formas combinadas que se presentan en esta clase son:
Cubo con octaedro; octaedro con cubo; dodecaedro con octaedro; cubo con tetraexaedro; cubo con
trioctaedro; dodecaedro con trapezoedro-cubo con octaedro
II CLASE HEXAQUISTETRAEDRICA TETRAEDRAL
Elementos de simetra.- tres ejes cuaternarios de inversin rotatoria cuatro ejes de simetra ternaria, seis planos.
Frmula simtrica 3E2, 4E3, 6Pd.
Esta clase antihemiedral del sistema, por consiguiente sus formas tienen la mitad del numero de caras.
(Holoedrales), no tiene centro de simetra, no tienen caras paralelas. Los cristales son (+) (-)
FORMAS
2.- TETRAEDRO (+) (-) el tetraedro es una forma de 4 caras triangulares equiltero, cada uno
de los cuales cortan los 3 ejes cristalogrficos a distancias iguales. Resulta de la truncadura
los vrtices alternos del cubo.
5.- DODECAEDRO DELTOIDAL.- (+) (-) es una forma con 12 caras que corresponden a la mitad
de los del triaquisoctaedro tomadas en grupos alternantes de tres arriba y tres abajo.
7.- HEXAQUISTETRAEDRO (+) (-) tiene 24 caras que corresponden a la mitad de las caras
de un hexaquisoctaedro tomadas en grupos de seis arriba y seis abajo.
III CLASE DISDODECAEDRICA (PIROTOEDRAL)
Llamada tambin paramorfica pentagonal triaquisoctaedrico cuadrilateral o clase diploedrico,
Frmula simtrica: 3 E2 4 E3-C-3P (Los tres ejes cristalogrficos son ejes de simetra binaria).
FORMAS.- Las formas propias que presenta esta clase son:
4 PIROTOEDRO o DODECAEDRO.- pentagonal (+) (-) esta forma consta de doce caras
pentagonales y se deriva del tetraquishexaedro, por la super posicin de caras alternantes.
7- DIPLOEDRO (+) (-) Es una forma de 24 caras que corresponden a la mitad de las caras de
una hexaquishexaedro.
IV CLASE ICOSITETRAEDRICA PENTAGONAL ( hemiedria holoaxico)
Frmulas simtrica: 3 E4-4E3-6E2
no hay planos de simetra y con ellos ha desaparecido el centro.
Esta es una hemiedria enantiamorfica plagiedrica o giroedrica
FORMAS: Enantiamorfas (7) Hexaquisoctaedro.
V CLASE TETARTOEDRICO (TETARTOEDRAL).-
Llamada tambin pentgono dodecaedrico.
Frmulas: 3 E2-4E3.- Los tres ejes cristalogrficos son ejes binarios y los cuatro ejes
diagonales son ternarios. Formas.- Existen 4 formas distintas de tetartaedro.
Estas son derecho (+) izquierdo (+), derecho (-) izquierdo (-)
SISTEMA TETRAGONAL
Todas las formas del sistema pueden referirse a una cruz axial formada por 3 ejes
perpendiculares entre s, de los cuales dos estn en el plano horizontal y son de
igual longitud e intercambiables y el tercero es el eje c que es vertical puede ser
mas largo o ms corto.
CLASES
Este sistema comprende 7 clases que son:
1- Bipiramidal Ditetragonal E4-4E2-P-4P-C
2- Trapezoedrica Tetragonal E4-4E2
3- Bipiramidal Tetragonal E4-P-C
4- Piramidal Ditetragonal E4-4P
5- Piramidal Tetragonal E4
6- Escalonodrica Tetragonal E4-2E2-2P
7- Esfenoidica Tetragonal E4
I CLASE BIPIROMIDAL DITETRAGONAL (HOLOEDRAL)
Formula simtrica: E4-4E2-C-5P .
El eje cristalogrfico vertical es un eje de simetra cuaternario 4 ejes de simetra binaria.
De los 5 planos l es horizontal.
Formas: la clase comprende 7 formas:
1.Bipiramidal ditetragonal: consta de 16 caras triangulares escalenos c/u corta a los 3 ejes C.
2.Bipiramide tetragonal de ler orden compuesta de 8 caras issceles, corta a un eje horizontal
y al vertical.
3.Bipiramide tetragonal 2do orden consta de 8 caras triangulos isceles c/u corta a los 3 ejes
cristalogrficos. Esta forma difiere al ler orden por la orientacin a los ejes horizontales.
4.Prisma ditetragonal consta de 8 caras verticales, cada cara corta por igual a los dos ejes
cristalogrficos.
5.Prisma tetragonal de ler orden consta de 4 caras verticales rectangulares c/u corta un
eje cristalogrfico y es paralelo a los otros dos.
6.Prisma tetragonal 2do orden consta de 4 caras c/u corta por igual los 2 ejes cristalogrficos horizontales.
7. Pinocoide basico es una forma que consta de 2 caras horizontales y cierra los prismas.
SITEMA HEXAGONAL
I DIHEXAGONAL BIPIRAMIDAL - C-E6-6E2-7P
1 Prisma hexagonal 1 orden
3- Prisma dihexagonal
6 Bipiramide dihexagonal
7 Pinacoide
II CLASE HEXAGONAL-TRAPEZODRICO - E6-3E2
1 trapezoedro hexagonal
SISTEMA HEXAGONAL
En los minerales comunes de la clase holoedrica son poco frecuentes las maclas. Son, sin embargo, muy corrientes en la
calcita, en el cuarzo y en otros minerales meroedricos. Calcita-cuarzo.
SISTEMA ORTORROMBICO
Todos los minerales de grupo del aragonito presentan maclas con plano que al mismo tiempo es el de contacto y con menos frecuencia de penetracin; a
menudo cclicas de tres o ms individuos o bien polisintticas. Tambin la marcasita y en la arsenopirita se han encontrado maclas simples o cclicas. La
estaurolita origina con frecuencia maclas cruciformes de penetracin, formando ambos cristales un Angulo casi recto, o bien ambos cristales quedan
cruzados y oblicuos. (Cruz de san Andrs).
SISTEMA MONOCLINICO
El yeso, algunos piroxenos y la horblenda forman con frecuencia maclas simples de contacto. En el yeso estas asociaciones reciben el nombre de
maclas en flecha o en punta de lanza.
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SISTEMA TRICLINICO
En los cristales de este sistema no existe planos ni ejes de simetra, pero lo cual cualquier plano o fila reticular de ndices sencillos puede ser plano o eje de macla. Los feldespatos plagioclasas
suministran ejemplos muy tpicos de maclas triclnicos, resultando dos leyes debido a la inferior simetra de las plagioclasas y de la microclina respecto a la de la ortosa. La ley de la albita, se
origina maclas laminares. La ley de la periclina, produce tambin maclas laminares. En la microclina se combinan las dos ultimas leyes citadas para dar series de maclas polisintticas
DIFRACCIN DE RAYOS X
La cristalografa de rayos X nos proporciona la imagen ms adecuada que
podemos tener de las estructuras cristalinas. Los mtodos de difraccin de rayos
X han constitudo y constituyen la herramienta ms poderosa de que se dispone
para el estudio de la estructura ntima de la materia cristalina, dotando de una
extensa base de resultados estructurales a la qumica, a la mineraloga y a la
biologa, donde el impacto que ha originado ha sido absolutamente
revolucionario.