MINERALS I SISTEMES CRISTAL路LINS XON VILAHUR GODOY
Xon Vilahur Godoy. Maig 2014
ÍNDEX 1. Definició de mineral 2. Cristall i cel·la cristal·lina 3. Propietats dels cristalls 4. Elements de simetria 5. Sistemes cristal·lins – Xarxes cristal·lines planes – Xarxes cristal·lines tridimensionals – Sistemes cristal·lins
6. Minerals i sistemes cristal·lins • • • • • • •
Cúbics Tetragonals Ortoròmbics Hexagonals Trigonals Monoclínics Triclínics
7. Hàbits cristal·lins 8. Bibliografia
Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014
MINERAL MINERAL: • Sòlid homogeni, natural, composició química definida i una disposició atòmica ordenada. • Els ions, àtoms o molècules estan ordenats en les tres direccions de l’espai. • Els sòlids que no tenen aquesta disposició atòmica ordenada s’anomenen amorfs, p. ex. el vidre. Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014
CRISTALL L’ordenament intern tridimensional del mineral es pot considerar com la repetició d’un “motiu” : la cel·la fonamental. La cel·la fonamental dels minerals es pot reflectir en la seva forma externa i donar lloc a cossos amb cares planes, arestes i angles. Aquests cossos s’anomenen cristalls.
Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014
CEL·LA CRISTAL·LINA Haüy (1784) proposa que en els cristalls existeix un bloc elemental paral·lelepípede que es repeteix de forma sistemàtica Correspon al que avui anomenem “Cel·la fonamental”. Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014
CRISTALL: DEFINICIÓ ACTUAL Cristall: objecte que té una estructura cristal·lina. Xarxa + base Xarxa cristal·lina: conjunt infinit de punts geomètrics (nodes) distribuïts de tal manera que cada node té sempre el mateix entorn. Tots els nodes de la xarxa són geomètricament equivalents i en podem agafar un qualsevol com a origen. Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014
PROPIETATS DELS CRISTALLS PERIODICITAT: Els elements de la matèria estan repetits a la mateixa distància en qualsevol direcció, des de qualsevol punt de l’estructura. Les translacions mínimes en un cristall defineixen un paral·lelepípede que genera la cel·la fonamental. La repetició de la cel·la origina la xarxa cristal·lina. La xarxa atorga al cristall propietats físiques I òptiques que varien amb la direcció Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014
PROPIETATS DELS CRISTALLS SIMETRIA: Un cristall té simetria si les cares es poden organitzar en un patró repetit i regular al voltant del centre. La simetria es dóna en les cares i en els angles. Es pot observar la simetria movent el cristall de tal manera que al final es veu el cristall igual que al principi. L’observació de simetria als cristalls de gel per part de Kepler (1611) va donar lloc a l’estudi aprofundit de la simetria dels materials. Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014
ELEMENTS DE SIMETRIA EIX DE ROTACIÓ: Un cristall té un eix de rotació si podem girar-lo al voltant d’un punt i es veu exactament el mateix. PLA DE SIMETRIA Un cristall té simetria de reflexió si es pot dividir en dues meitats iguals per un pla imaginari, cada meitat és la imatge de mirall de l’altra. INVERSIÓ Ës una combinació d’una rotació seguida d’una inversió de 180º. El CENTRE DE SIMETRIA És un element de simetria puntual que inverteix l’objecte a través d’una línia recta. Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014
XARXES CRISTAL·LINES XARXES PLANES • La xarxa ve definida per dues translacions: a i b i l’angle que formen entre elles. • Només hi ha 5 possibles xarxes planes:
Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014
XARXES CRISTAL·LINES XARXES TRIDIMENSIONALS: • La xarxa ve definida per les tres translacions fonamentals: a i b i c i els angles que formen entre elles. • Existeixen 14 tipus diferents de xarxes tridimensionals (xarxes de Bravais) . • S’agrupen en 7 sistemes cristal·lins. • Cada sistema cristal·lí ve definit pels valors de les translacions i els angles que formen. Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014
SISTEMES CRISTAL·LINS • La morfologia dels cristalls és un mètode valuós per a la seva classificació. • Els cristalls s’agrupen en 7 sistemes cristal·lins
Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014
MINERALS DEL SISTEMA CÚBIC • També anomenat isomètric • La cel·la unitat té forma de cub: els tres angles rectes i les tres arestes iguals. • Presenta 4 eixos de simetria ternaris. • Minerals del sistema cúbic: – Diamant, fluorita, halita, galena, magnetita, esfalerita, cuprita, or, pirita, plata, latzurita,… Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014
FORMES DEL SISTEMA CÚBIC
Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014
MINERALS DEL SISTEMA TETRAGONAL La cel·la unitat és un prisma de base quadrada, amb els tres angles rectes, dues de les arestes de la cel·la iguals i la tercera diferent a elles. Presència d'un sol eix de simetria quaternari. Minerals del sistema tetragonal:
Calcopirita, zircó, rútil, vesuvianita,…
Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014
FORMES DEL SISTEMA TETRAGONAL
Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014
MINERALS DEL SISTEMA ORTORÒMBIC Cel·la amb els tres angles rectes. Les tres arestes tenen totes longituds diferents. O bé té tres eixos binaris o bé un sol eix binari amb 3 plans de simetria. Minerals del sistema ortoròmbic: Topazi, sofre, aragonita, barita, crisoberil,… Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014
FORMES DEL SISTEMA ORTORÒMBIC
Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014
MINERALS DEL SISTEMA HEXAGONAL – Té la mateixa simetria que un prisma regular amb una base hexagonal – Només hi ha una xarxa de Bravais hexagonal. – Minerals del sistema hexagonal: • Grafit, beril, apatita, vanadinita,…
Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014
FORMES DEL SISTEMA HEXAGONAL
Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014
MINERALS DEL SISTEMA ROMBOÈDRIC El nom trigonal es considera sinònim de romboèdric, però no ho és, ja que tot romboèdric és trigonal però hi ha cristalls trigonals que no són romboèdrics. Presència d'un únic eix de simetria ternari. Minerals romboèdrics: Magnesita, quars, siderita, calcita, cinabri, corindó, dolomita, hematites,…
Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014
FORMES DEL SISTEMA ROMBOÈDRIC
Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014
MINERALS DEL SISTEMA MONOCLÍNIC – Cristall amb vectors de desigual longitud. – Formen un prisma rectangular amb un paral·lelogram a la seva base. – Dos parells de vectors són perpendiculars mentre que el tercer parell fa un angle diferent de 90°. – Minerals del sistema monoclínic: • Augita, malaquita, guix, crocoita, hornblenda, titanita, diòpsid,… Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014
MINERALS DEL SISTEMA MONOCLÍNIC
Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014
MINERALS DEL SISTEMA TRICLÍNIC – El cristall està descrit per vectors de longitud desigual. – Angles diferents de 90º – Simetria molt reduïda, només té un centre. – Minerals del sistema triclínic: • Cianita, rodonita, sanidina, microclina, etc.
Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014
MINERALS DEL SISTEMA TRICLÍNIC
Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014
HÀBITS CRISTAL·LINS • Els exemplars de qualsevol espècie mineral tenen la mateixa simetria, si es reflecteix en l’aspecte macroscòpic parlem de CRISTALL. • Gairebé mai no es troben cristalls perfectes. • Sovint presenten només els mínims elements de simetria. • La mida de les cares varia molt i té relació amb la facilitat que va tenir el cristall de crèixer en una determinada direcció. • L’aspecte macroscòpic del cristall es coneix com a HÀBIT CRISTAL·LÍ. Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014
HÀBITS CRISTAL·LINS • ACICULARS: Llargs i prims com agulles • CAPILARS: Fils fins com cabells. • PRISMÀTICS: Amb forma de prismes: beril. • PIRAMIDALS o BIPIRAMIDALS: Amb forma de piràmide o de bipiràmide (hexagonal, cuadrada, triangular): Jacint de compostela o quars. • CORAL·LOIDE: Amb forma de corall. • APLANATS o ENSIFORMES: Amb forma d’espasa • FILIFORMES: Com filferros, a cops retorcits: plata, coure,… • TABULARS, LAMINARS o FOLIOSOS: Aspecte tabular o de làmines o fulles: miques,… http://video.about.com/geology/What-Are-Mineral-Habits-.htm
Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014
HÀBITS D’AGREGATS CRISTAL·LINS
Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014
HÀBITS DE MASSES CRISTAL·LINES
Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014
PROPOSTA D’ACTIVITATS 1. Sessió als ordinadors: http://recursostic.educacion.es/ciencias/biosfera/web/alumno /1bachillerato/cristalizacion/index.htm
2. Trobar xarxes planes possibles amb els dibuixos d’Escher . 3. Fer cel·les fonamentals amb cartolines. 4. Buscar elements de simetria en les cel·les fonamentals. 5. Buscar elements de simetria en minerals ben cristal·litzats. 6. Determinació sistema cristal·lí dels minerals més comuns amb bons cristalls (fer mesures, angles, cares, miralls, ...) Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014
BIBLIOGRAFIA PÀGINES WEB: • • • •
http://ca.wikipedia.org/ http://www.xtal.iqfr.csic.es/Cristalografia/ http://www.roquesalcarrer.ad/pdf/unitatminerals.pdf http://www.uib.es/facultat/ciencies/prof/jaume.pons/fis estsol/Capitol1_1.pdf • http://www.mineralogy4kids.org/?q=all-about-crystals • http://www.slideshare.net/museuciencies/del-mineralal-cristall-i-la-gemma-11133249 • http://iescmgabg.blogspot.com.es/2010_09_01_archive.html Xon Vilahur Godoy. Febrer 2014