Mineralogía

La mineralogía es la ciencia que estudia los minerales

Un mineral 

es una sustancia formada naturalmente, generalmente inorgánica, excepcionalmente orgánica.

Un mineral dado se caracteriza por una fórmula química y una estructura cristalina, es decir, respectivamente por la naturaleza de los átomos que lo componen y su disposición en el espacio. La mineralogía concentra los diversos enfoques de estudio de los minerales sobre estas bases teóricas.

Varias propiedades y métodos permiten caracterizar un mineral. Para estudiar un mineral dado, el mineralogista utilizará, entre otros:
• su estructura cristalina en estado sólido (la más estudiada mediante la difracción de rayos X) 
• su composición química (a menudo analizada con microsonda electrónica)  
• sus propiedades mecánicas: densidad o masa volumétrica, dureza, exfoliación, fractura, rotura, tacto  
• sus propiedades ópticas: color, raya, brillo, transparencia, índice de refracción, análisis interferencial mediante rayos X  
• los enlaces entre los átomos, que pueden ser, entre otros: covalentes, iónicos, metálicos
• sus propiedades químicas: fotoluminiscencia, reactividad con ácidos, coloración bajo la llama 
• su fase (sólida, líquida o gaseosa)  
• su solubilidad (en agua y en ácidos)  
• sus propiedades eléctricas y térmicas. 

La escala de dureza de Mohs

fue inventada en 1812 por el mineralogista alemán Friedrich Mohs para medir la dureza de los minerales. El número 1 es el menos duro (talco) y el número 10 el más duro (diamante).

La estructura cristalina 

(estructura de un cristal) está completamente descrita por los parámetros de su red de Bravais, su grupo espacial y la posición de los átomos en la celda. Estos átomos se repiten en el espacio bajo la acción de las operaciones de simetría del grupo espacial y forman así la estructura cristalina. Esta estructura es un concepto fundamental para numerosos campos de la ciencia y la tecnología.

Una red de Bravais 

es una red de nodos obtenida por traslación según vectores base a partir de un nodo único. Las redes de Bravais se clasifican en 14 tipos en tres dimensiones (5 tipos en dos dimensiones) y representan la periodicidad de la estructura cristalina. Esta se obtiene a partir de un conjunto mínimo de átomos que ocupan la unidad asimétrica, repetidos en el espacio según las operaciones del grupo espacial del cristal. Todos los materiales cristalinos tienen una periodicidad correspondiente a una de estas redes (pero no los cuasicristales). 

La exfoliación 

es la capacidad de ciertos minerales para fracturarse según superficies planas en direcciones privilegiadas cuando se someten a un esfuerzo mecánico (un choque o una presión continua). La existencia y orientación de los planos de exfoliación dependen de la simetría y la estructura cristalina. Cuando las superficies de fractura son irregulares, se habla de rotura. Exfoliaciones y roturas son criterios importantes para la determinación de minerales.
A veces existen planos de separación que no son exfoliaciones. Estas separaciones no están directamente relacionadas con la estructura del cristal, sino que se explican por variaciones en la geometría de la red causadas por un accidente: alteración, presencia de macla…
La exfoliación es un elemento importante que los lapidarios tienen en cuenta para el tallado de gemas. Las piedras con exfoliación fácil pueden romperse, lo que las hace difíciles de tallar, siendo a veces muy difíciles de distinguir los planos de exfoliación. Por el contrario, las técnicas de talla por percusión aprovechan las exfoliaciones para dar forma a una piedra según su forma cristalina natural. La exfoliación también se ha empleado para dividir cristales grandes en piezas más pequeñas.