Polimorfismo, Politipismo y Metamictízación en Minerales: Un Estudio de las Estructuras Cr, Diapositivas de Mineralogía y Procesamiento de minerales

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CRISTALOGRAFIA

IX

Prof. DIEGO LOAIZA

UNIVERSIDAD DE CALDAS

POLIMORFISMO

La habilidad de una sustancia química especifica para

cristalizar en mas de un tipo de estructura cristalina

(en función de los cambios de Temperatura, Presión, o

ambos) se denomina POLIMORFISMO. Ejemplos de

tales minerales polimorfos se dan en la siguiente

tabla, y la siguiente figura para los polimorfos del SiO

2

y el H

2

O en función de la Temperatura y la Presión.



Tabla Polimorfos

 (^) En la Fig. a se muestran las diferencias bruscas en los niveles energéticos internos relativos en función de la Temperatura para 3 polimorfos que están relacionados por transformaciones RECONSTRUCTIVAS; estas 3 estructuras son totalmente diferentes unas de otras.  (^) En la Fig. b se muestra el crecimiento continuo del nivel de energía interna de un polimorfo (forma 1) en función de la temperatura creciente hasta que alcanza una temperatura especifica, a la cual tiene lugar la transformación. Esto es lo que ocurre en una transformación DESPLAZATIVA , en función de la temperatura creciente. La Presión puede ser también una importante impulsora en transformaciones polimórficas. La presión creciente favorece el desarrollo de distribuciones estructurales que resultan del incremento de la densidad del empaquetamiento atómico (reflejado por la densidad D , o el Peso especifico, G ) y disminución del Volumen Molar.

Para reconstruir la red del SiO

2

de la cristobalita (o

tridimita) en la distribución de la estructura del cuarzo

bajo se necesita una gran energía de activación. La

tridimita y la cristobalita son metaestables en función

de las condiciones atmosféricas; sin embargo, ambos

minerales están presentes abundantemente en flujos

volcánicos terrestres muy antiguos, así como en lavas

lunares precámbricas. Tal persistencia de minerales

metaestables testifica el hecho de que se requiere

gran energía para activar una transformación

polimorfa reconstructiva.



Representación Esquemática del Polimorfismo

Reconstructivo.

Polimorfos del SiO2 de Alta Temperatura

Polimorfos del SiO2 de Alta Presión

Las diferencias entre los polimorfos del C, FeS 2 , CaCO3, son tales, que para pasar de un tipo de estructura al otro se necesita un reajuste importante de la estructura; cada uno de estos ejemplos representan un polimorfismo Reconstructivo. En una reacción polimorfa por Desplazamiento, el ajuste interno al pasar de una forma a otra es muy pequeño y requiere poca energía. La estructura, por lo general, queda totalmente intacta y los enlaces entre los iones no deben romperse; solo es necesario un ligero desplazamiento de los iones y un reajuste de los ángulos de enlace entre los iones. Este tipo de transformación tiene lugar instantáneamente y es reversible. En la siguiente Fig. (a) se observa una representación esquemática de una posible estructura tetraédrica (con simetría relativamente alta); el reajuste produce 2 distribuciones estructurales de menor simetría. Estas pueden relacionarse con un elemento de simetría, por ejemplo, un plano de macla, como indica la Fig. (b).

Una transformación desplazativa semejante tiene

lugar cuando la forma alta del cuarzo se enfría por

debajo de 537°C (a Presión atmosférica) y redistribuye

su estructura a la del cuarzo bajo. La transición, desde

el cuarzo alto hacia el bajo, puede considerarse como

el resultado del reajuste de los enlaces atómicos en la

estructura original del cuarzo alto. Como la forma alta

temperatura del cuarzo (cuarzo alto) muestra mayor

simetría que la forma de baja temperatura, puede

resultar una macla como consecuencia de la

transformación (Macla de “Transformación”). Tales

maclas, llamada Maclas del Delfinado representan una

expresión macroscópica de la presencia de unidades

anverso y reverso de estructura en el cristal del cuarzo

bajo.

Existe otro tipo de Polimorfismo llamado transformación

Orden-Desorden. Generalmente se presenta en las

aleaciones metálicas, pero también se presenta en los

minerales. Para apreciar esta transformación, debe

tenerse en cuenta que el orden perfecto se presenta solo

en el cero absoluto (0 Kelvin). El incremento de

temperatura perturba el orden perfecto de una

estructura, hasta que a cierta temperatura se obtiene un

estado totalmente desordenado (totalmente aleatorio).

No existe un punto de transición definida entre orden

perfecto y completo desorden. En el estado de orden

perfecto, los átomos de una estructura están localizados

en posiciones cristalográficas especificas. A altas

temperatura próximas al punto de fusión (pero por

debajo de él) de una sustancia los átomos (o iones)

tienden a desordenarse por completo y están

ciertamente dispuestos a desprenderse de la estructura.