Mineral

miniatura|dereita|upright|Xofre, exemplo de mineral formado por un só elemento químico; (S) miniatura|dereita|upright|Cinabrio, exemplo de mineral formado por varios elementos químicos; (Hg e S) Para a función nutritiva dos minerais, ver Minerais na alimentación miniatura|upright|Ametista, unha variedade do cuarzo

Un mineral é un corpo producido por procesos de natureza inorgánica, xeralmente cunha composición química definida e, se se forma en condicións favorables (espazo, tempo e repouso axeitados), unha estrutura atómica definida pola súa cela unidade que se expresa na súa forma cristalina e outras propiedades físicas características. Adoita presentarse en estado sólido á temperatura media da Terra, aínda que algúns, como a auga e o mercurio, preséntanse en estado líquido. É diferente dunha rocha, que pode ser un agregado de minerais ou non minerais e que non ten unha composición química específica. A definición exacta dun mineral é obxecto de debate, especialmente con respecto á esixencia de ser abioxénico, e en menor medida, a se debe ter unha estrutura atómica ordenada. O estudo dos minerais chámase mineraloxía.

Hai máis de 5300 especies minerais coñecidas, delas máis de 5090 aprobadas pola Asociación Mineralóxica Internacional (IMA polas súas siglas en inglés). Continuamente descóbrense e describen novos minerais, entre 50 e 80 ao ano. A diversidade e abundancia de especies minerais é controlada pola química da terra. O silicio e o osíxeno constitúen aproximadamente o 75 % da cortiza terrestre, o que se traduce directamente no predominio dos minerais de silicato, que compoñen máis do 90% da cortiza terrestre. Os minerais distínguense por diversas propiedades químicas e físicas. Diferenzas na composición química e na estrutura cristalina distinguen varias especies, e estas propiedades, á súa vez, están influídas pola contorna xeolóxica da formación do mineral. Cambios na temperatura, a presión, ou na composición do núcleo dunha masa de rocha causan cambios nos seus minerais.

Os minerais poden ser descritos por varias propiedades físicas que se relacionan coa súa estrutura química e composición. As características máis comúns que os identifican son a estrutura cristalina e o hábito, a dureza, o lustre, a diafanidade, a cor, o raxado, a tenacidade, a exfoliación, a fractura, a partición e a densidade relativa. Outras probas máis específicas para a caracterización de certos minerais son o magnetismo, o sabor ou o cheiro, a radioactividade e a reacción aos ácidos fortes.

Os minerais clasifícanse polos seus compoñentes químicos clave sendo os dous sistemas dominantes a clasificación de Dana e a clasificación de Strunz. A clase de silicatos subdividese en seis subclases segundo o grao de polimerización na súa estrutura química. Todos os silicatos teñen unha unidade básica en forma de tetraedro de sílice , é dicir, un catión de silicio unido a catro anión de osíxenos. Estes tetraedros poden ser polimerizados para dar as subclases: neosilicatos (non polimerizados, e por tanto, só tetraedros), sorosilicatos (dous tetraedros enlazadados entre si), ciclosilicatos (aneis de tetraedros), inosilicatos (cadeas de tetraedros), filosilicatos (láminas de tetraedros), e tectosilicatos (redes en tres dimensións de tetraedros). Outros grupos minerais importantes son os elementos nativos, sulfuros, óxidos, haluros, carbonatos, sulfatos e fosfatos.

Definición Definición básica A definición xeral dun mineral comprende os seguintes criterios:

ser de orixe natural; ser estable a temperatura ambiente; estar representado por unha fórmula química; ser xeralmente abioxénico (non resultado da actividade dos organismos vivos); e ter disposición atómica ordenada.

As tres primeiras características xerais son menos debatidas que as dúas últimas. O primeiro criterio significa que un mineral tense que formar por un proceso natural, o que exclúe compostos antropoxénicos. A estabilidade a temperatura ambiente, no sentido máis simple, é sinónimo de que o mineral sexa sólido. Máis especificamente, un composto ten que ser estable ou metaestable a 25 °C. Son exemplos clásicos de excepcións a esta regra o mercurio nativo, que cristaliza a -39 °C, e o xeo de auga, que é sólido só por baixo de 0 °C; posto que estes dous minerais describíronse con anterioridade a 1959, foron adoptados pola Asociación Internacional de Mineraloxía (IMA). Os avances modernos supoñen un amplo estudo dos cristais líquidos, que tamén concerne amplamente á mineraloxía. Os minerais son compostos químicos, e, como talles, poden ser descritos por unha fórmula fixa ou unha variable. Moitos grupos de minerais e especies están compostos por unha solución sólida; as sustancias puras xeralmente non se atopan debido á contaminación ou substitución química. Por exemplo, o grupo da olivina descríbese pola fórmula variable , que é unha solución sólida de dúas especies de membro extremo, a forsterita rica en magnesio e a fayalita rica en ferro, que se describen mediante unha fórmula química fixa. Outras especies minerais poderían ter composicións variables, tales como o sulfuro da mackinawita, , que é principalmente un sulfuro ferroso, pero que ten unha impureza de níquel moi significativa que se reflicte na súa fórmula.

O requisito de que unha especie mineral para ser válida debe ser abiogénica tamén se describiu como similar a que sexa inorgánica; con todo, este criterio é impreciso e aos compostos orgánicos asignóuselles unha rama de clasificación separada. Por último, a esixencia de ter unha disposición atómica ordenada é xeralmente sinónimo de cristalinidade; con todo, os cristais tamén son periódicos, polo que se utiliza no seu lugar o criterio máis amplo. Unha disposición atómica ordenada dá lugar a unha variedade de propiedades físicas macroscópicas, como a forma cristalina, a dureza e a exfoliación. Houbo varias propostas recentes para modificar a definición para considerar as sustancias bioxénicas ou amorfas como minerais. A definición formal dun mineral aprobada pola IMA en 1995:

Ademais, as sustancias bioxénicas foron excluídas explicitamente:

Avances recentes Os sistemas de clasificación de minerais e as súas definicións están a evolucionar para recoller os últimos avances da ciencia mineral. Os cambios máis recentes foron a adición dunha clase orgánica, tanto no novo Dana como nos esquemas da clasificación de Strunz.Dana Classification 8th edition – Organic Compounds. Mindat.org. Consultado o 1 de novembro do 2024Strunz Classification – Organic Compounds. Mindat.org. Consultado o 1 de novembro do 2024. A clase orgánica inclúe un grupo moi raro de minerais con hidrocarburos. A «Comisión sobre novos minerais e nomes de minerais» da IMA aprobou en 2009 un esquema xerárquico para a denominación e clasificación dos grupos minerais e dos nomes dos grupos e estableceu sete comisións e catro grupos de traballo para revisar e clasificar os minerais nunha lista oficial dos seus nomes publicados.IMA divisions . Ima-mineralogy.org (2011-01-12). Consultado el 2011-10-20. De acordo con estas novas regras,

A exclusión de Nickel (1995) das substancias bioxénicas non foi universalmente respectada. Por exemplo, Lowenstam (1981) declarou que «os organismos son capaces de formar unha gran variedade de minerais, algúns dos cales non se poden formar inorgánicamente na biosfera.» A distinción é unha cuestión de clasificación e ten menos que ver cos constituíntes dos minerais mesmos. Skinner (2005) considera todos os sólidos como minerais potenciais e inclúe os biominerais no reino mineral, que son aqueles creados polas actividades metabólicas dos organismos. Skinner ampliou a definición previa dun mineral para clasificar como mineral calquera «elemento ou composto, amorfo ou cristalino, formado a través dos procesos bioxeoquímicos».

Os recentes avances na xenéticas de alta resolución e espectroscopía de absorción de raios X están a proporcionar revelacións sobre as relacións bioxeoquímicas entre microorganismos e minerais que poden facer obsoleta a exclusión bioxénica de Nickel (1995) e unha necesidade a inclusión bioxénica de Skinner (2005). Por exemplo, o IMA encargou ao «Grupo de traballo de Mineraloxía ambiental e Xeoquímica»Working Group On Environmental Mineralogy (Wgem) . Ima-mineralogy.org. Consultado o 3 de novembro do 2024 tratar dos minerais na hidrosfera, atmosfera e biosfera. O alcance do grupo inclúe microorganismos formadores de minerais, que existen en case todas as rochas, no solo e na superficie das partículas que atravesan o globo até unha profundidade de polo menos 1600 metros por baixo do fondo do mar e 70 quilómetros na estratosfera (posiblemente introdúzanse na mesosfera). Os ciclos bioxeoquímicos contribuíron á formación de minerais durante miles de millóns de anos. Os microorganismos poden precipitar os metais da disolución, contribuíndo á formación de xacementos de minerais. Tamén poden catalizar a disolución dos minerais.

Antes da lista da Asociación Internacional de Mineraloxía, máis de 60 biominerais xa foran descubertos, nomeados e publicados. Estes minerais (un subconxunto tabulado en Lowenstam (1981)) considéranse propiamente minerais de acordo coa definición de Skinner (2005). Estes biominerais non figuran na lista oficial de nomes de minerais da IMA,Official IMA list of mineral names (updated from March 2009 list) . uws.edu.au aínda que moitos destes biominerais representativos distribúense entre as 78 clases minerais que figuran na clasificación de Dana. Outra clase rara de minerais (principalmente de orixe biolóxica) inclúe os cristais líquidos minerais que teñen propiedades tanto de líquidos como de cristais. Até a data identificáronse máis de 80.000 compostos cristalinos líquidos.

A definición de mineral de Skinner (2005) toma en conta esta cuestión afirmando que un mineral pode ser cristalino ou amorfo, incluíndo neste último grupo os cristais líquidos. Aínda que os biominerais e os cristais líquidos non son a forma máis común de minerais, axudan a definir os límites do que constitúe propiamente un mineral. A definición formal de Nickel (1995) menciona explicitamente a cristalinidad como unha clave para a definición dunha substancia como un mineral. Un artigo de 2011 define a icosahedrita, unha aliaxe de ferro-cobre-aluminio, como mineral; chamada así polo seu singular simetría icosaédrica natural, é un cuasi cristal. A diferenza dun verdadeiro cristal, os cuasicristais están ordenados pero non de forma periódica.Commission on New Minerals and Mineral Names, Approved as new mineral Rochas, menas e xemas miniatura|upright|Un xisto é unha rocha metamórfica que se caracteriza pola abundancia de placas minerais. Neste exemplo, a rocha ten prominentes porfiroblastos de sillimanita (de ate 3 cm).

Os minerais non son equivalentes ás rochas. Unha rocha pode ser un agregado dun ou máis minerais, ou non ter ningún mineral. Rochas como a calcaria ou a cuarcita componse principalmente dun mineral —calcita ou aragonita no caso da calcaria, e cuarzo, na última. Outras rochas poden ser definidas pola abundancia relativa dos minerais clave (esenciais); un granito está definido polas proporcións de cuarzo, feldespato alcalino e plaxioclasio. Os outros minerais da rocha denomínanse accesorios, e non afectan en gran medida a composición global da rocha. As rochas tamén poden estar compostas enteiramente de material non mineral; o carbón é unha rocha sedimentaria composta principalmente de carbono derivado de maneira orgánica.

Nas rochas, algunhas especies e grupos minerais son moito máis abundantes que outros; estes denomínanse minerais formativos. Os principais exemplos son o cuarzo, feldespatos, as micas, os anfíbolos, os piroxenos, os olivinas, e a calcita; excepto a última, todos son minerais silicatos. En xeral, ao redor duns 150 minerais considéranse particularmente importantes, xa sexa en termos da súa abundancia ou valor estético en termos de coleccionismo.