Mineral
Un mineral es un sólido de origen natural e inorgánico, con una composición química definida y una estructura cristalina ordenada.
Definition
Un mineral es un material sólido que se forma en la naturaleza, que nunca estuvo vivo y que está compuesto de la misma sustancia de principio a fin, con sus átomos organizados en un patrón ordenado y repetitivo. Los geólogos formalizan esto en cinco pruebas: un mineral debe ser de origen natural, inorgánico, sólido, de composición química definida y construido sobre una estructura cristalina interna ordenada. Esa composición puede ser fija o variar dentro de un rango definido, como en la serie del olivino $(Mg,Fe)_2SiO_4$. Los minerales se identifican por propiedades como la dureza en la escala de Mohs, el brillo, la raya, la exfoliación y el color. Se reconocen aproximadamente $6{,}000$ minerales, pero cerca del $90\%$ de la corteza por volumen está formado por silicatos construidos a partir del tetraedro $SiO_4^{4-}$. El tipo de enlace y el arreglo estructural determinan las propiedades físicas: el grafito y el diamante son ambos carbono puro, pero sus redes diferentes producen valores de dureza de aproximadamente $1$ y $10$.
Example
La sal de mesa es el mineral halita, y el cuarzo, esas piedras claras o lechosas en los lechos de arroyos alrededor de Charlotte, es otro ejemplo. El cuarzo es $SiO_2$ con una dureza de Mohs de $7$, por lo que raya el vidrio; la calcita es $CaCO_3$, hace efervescencia en ácido débil y se rompe a lo largo de tres direcciones de exfoliación. El distrito de Spruce Pine, en Carolina del Norte, extrae cuarzo y feldespato de alta pureza. Los feldespatos, el grupo mineral más abundante de la corteza, forman dos series de solución sólida, el feldespato alcalino $(K,Na)AlSi_3O_8$ y la plagioclasa desde $NaAlSi_3O_8$ hasta $CaAl_2Si_2O_8$, y su composición en una roca ígnea registra la temperatura y la química del fundido en el momento de la cristalización.
Key Insight
El hielo es un mineral cuando se forma en la naturaleza, pero el agua no lo es, porque un mineral tiene que ser sólido. El color es la prueba de identificación menos confiable: el cuarzo por sí solo aparece en variedades transparentes, moradas (amatista), rosadas y ahumadas, pero su dureza y hábito cristalino nunca cambian. La estabilidad mineral es, en el fondo, una cuestión termodinámica. Un mineral que cristalizó a alta presión en las profundidades del manto, como el diamante, es metaestable en la superficie y persiste solo porque su conversión a grafito es cinéticamente lenta.