ELEMENTOS NATIVOS

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    A esta clase pertenecen aquellos minerales compuestos básicamente por un único elemento químico. Solo unos 20 elementos de la tabla periódica han sido encontrados en la naturaleza en estado nativo. Estos elementos se dividen en tres subclases: los metales, los semimetales y los no metales.

Metales nativos

vin_bolv2.gif (169 bytes)   Estructura

Debido a su composición química sencilla y al enlace atómico de tipo metálico que presentan estos minerales, las estructuras de los metales nativos pueden describirse como simples empaquetamientos compactos de bolas de un mismo tamaño. A continuación se presentan tres ejemplos de estructuras de esta subclase de minerales.

Empaquetamiento cúbico 1

 

Cada átomo de metal está rodeado por otros 12 átomos vecinos. Los minerales del grupo del oro, así como el platino, el iridio, la taenita (hierro con mezcla de níquel en más de un 27 % en peso) y otros metales nativos presentan esta estructura.

Empaquetamiento cúbico 2

Empaquetamiento cúbico 3

vin_bolv2.gif (169 bytes)  El grupo del oro

Los elementos del grupo del oro pertenecen al mismo grupo de la tabla periódica de elementos y por lo tanto presentan unas propiedades químicas parecidas. Todos son lo bastante inertes para ser encontrados en la naturaleza en el estado nativo. Cuando no están combinados con otros elementos, los átomos de estos elementos están unidos en estructuras cristalinas con los enlaces metálicos relativamente débiles.

El Au y la Ag poseen unos radios atómicos iguales (1.44 Å) que dan lugar a la existencia de una solución sólida completa entre estos dos minerales nativos. Por el contrario el radio atómico del cobre es menor (1.28 Å) por lo que la solución sólida de cobre en oro y plata es limitada. El cobre nativo, a su vez, apenas presenta trazas de Au y Ag en solución sólida.

Al tener unas estructuras cristalinas comunes los minerales de este grupo poseen propiedades similares. Son todos ellos relativamente blandos, maleables, dúctiles y séctiles. Como consecuencia de sus enlaces de tipo metálico son, igualmente, excelentes conductores térmicos y eléctricos, tienen brillo metálico y unos puntos de fusión relativamente bajos.

Todos los minerales de este grupo son isométricos hexoctaedrales y tienen  elevadas densidades debido al empaquetamiento cúbico compacto de sus estructuras.

vin_bolv2.gif (169 bytes)   Grupo del platino

Este grupo incluye al platino, al iridio, al paladio, al platiniridio y a la iridosmina, siendo los dos últimos, respectivamente, aleaciones de platino-iridio e iridio-osmio con empaquetamiento compacto hexagonal y pertenecientes al grupo espacial P63/mmc. El platino y el iridio ,por el contrario, presentan empaquetamientos cúbicos compactos y pertenecen al grupo espacial Fm3m, asemejándose a los metales del grupo del oro.

vin_bolv2.gif (169 bytes)   Grupo del hierro

Este grupo incluye al hierro nativo y dos aleaciones de hierro-níquel la kamacita y la taenita. El hierro puro y la kamacita, que contiene alrededor de 5.5% de peso de Ni, cristalizan según un empaquetamiento cúbico compacto centrado en el cuerpo y pertenecen al grupo espacial Im3m. La taenita, que presenta amplias variaciones en su contenido en Ni (de 27 a 65% en peso) presenta, por el contrario, un empaquetamiento cúbico compacto centrado en las caras y su grupo espacial es Fm3m.

Los metales nativos del grupo del hierro apenas aparecen en la superficie terrestre, pero son muy comunes en meteoritos férricos, suponiéndose que constituyen los principales componentes del núcleo de nuestro planeta.

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Semimetales nativos

Los semimetales nativos As, Sb, Bi son isoestructurales y cristalizan en el grupo espacial P3m. Sus enlaces entre átomos ya no son puramente metálicos, sino parcialmente covalentes. Dicha covalencia de los enlaces se explica por la posición de estos elementos en el grupo Va de la tabla periódica. La figura siguiente representa la estructura del As y del Sb nativos.

As y Sb nativos

En comparación con los metales nativos, los enlaces entre los átomos ya no son todos iguales. Aquellos relativamente más fuertes entre los cuatro átomos más cercanos dan lugar a una estructura en capas y la fácil exfoliación de minerales de este grupo según dirección perpendicular a {0001} se explica por la presencia de enlaces más débiles entre las capas estructurales.

La covalencia de los enlaces explica también la menor conductividad térmica y eléctrica de los minerales de este subgrupo respecto de los metales nativos.

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No metales nativos

La estructura de los no metales nativos es muy diferente a la de los metales y semimetales.

La estructura del azufre se compone de anillos unidos por enlaces muy fuertes entre los 8 átomos de S en una molécula S8 (Fig. a). La celda de azufre ortorrómbico (Fig. b) está compuesta por 16 anillos y contiene un total de 128 átomos. Estos anillos se unen entre sí mediante fuerzas de Van der Waals, mucho mas débiles que los enlaces intermoleculares.

Azufre

Una cantidad pequeña de Se puede sustituir los átomos de S en la estructura.

Diamante

Este tipo de estructura da lugar a unos planos {111} con elevada población atómica, separados por espacios más anchos con la misma orientación. Esto explica la exfoliación del diamante según los planos {111}, coincidentes con las caras de un octaedro.

Grafito

La importancia de la estructura cristalina para las propiedades de minerales se  manifiesta con los ejemplos del grafito y del diamante. Los dos son carbono puro, pero estos minerales no tienen nada más en común. El diamante es transparente e incoloro, el grafito es opaco y negro; el diamante es la sustancia mas dura que se conoce, el grafito tiene la dureza más baja según la escala de Mohs; el diamante es un aislante perfecto por el contrario el grafito tiene una electroconductividad muy elevada, etc. Entre las propiedades comunes  apenas destaca la exfoliación que se observa muy bien en ambos minerales.

    vin_bol.gif (169 bytes)   Elementos nativos más importantes 

Grupo

Mineral Fórmula

Metales

Grupo del oro

Oro
Au
Plata
Ag
Cobre
Cu
 

Grupo del platino

Platino
Pt
 

Grupo del hierro

Hierro
Fe
Kamacita
Fe, Ni
Taenita
Fe, Ni
 
 
Mercurio

Hg

 

Semimetales

Grupo del arsénico

Arsénico
As
Antimonio
Sb
Bismuto
Bi
 

No metales

Azufre
S
Diamante
C
Grafito
C