Composición y Estructura de la Tierra: Capas, Suelos y Minerales

Estructura Interna de la Tierra

Radio: 6.400 km

Orden: Corteza – Manto superior – Zona de transición – Manto inferior – Núcleo externo – Núcleo interno

Composición de las Capas de la Tierra

Núcleo: Níquel y hierro.
Mesosfera: Silicio, hierro y magnesio.
Litosfera: Silicio y magnesio.

Litosfera y sus Rocas

Ígneas: Formadas por el enfriamiento de metales fundidos en el núcleo. Tienen una composición uniforme, no en capas. Ejemplos: Granito y piedra pómez.
Sedimentarias: Se forman en el fondo del mar. Son capas estratificadas. Ejemplos: Caliza y yeso.
Metamórficas: Mezcla entre ígneas y sedimentarias debido a cambios de temperatura, presión, etc. Ejemplos: Mármol y pizarra.

El Suelo

El suelo es un agregado natural que recubre con distintos espesores la superficie de la Tierra y que permite el desarrollo de plantas y animales. Está compuesto por una fracción mineral y una orgánica.

Fracción mineral: Rocas desintegradas.
Fracción orgánica: Microorganismos, hojas, ramas, heces, cadáveres, etc.

Escala Granulométrica

Arcilla (< 0,002 mm) – Limo (0,002 – 0,05 mm) – Arena (0,05 – 2,0 mm) – Grava (2 – 20 mm) – Guijarros (> 20 mm)

Texturas del Suelo

El tipo de suelo se determina por el porcentaje que predomina. Ejemplo: 25% arena, 25% limo, 50% arcilla, se clasifica como ARCILLOSO.

Perfiles del Suelo, Horizontes

A: Humus.
B: Mineral y poco orgánico.
C: Roca fragmentaria de la disgregación de la roca madre.
R: Roca madre.

Clasificación de los Suelos

Rocoso: No hay horizontes. Duros e impermeables, secos.
Arenoso: Permeables y porosos. Dejan pasar el agua, pero no retienen la humedad.
Arcilloso: Textura blanda, poco permeable y retiene la humedad.
Orgánicos: Permeables y esponjosos, retienen la humedad.

Suelos Cultivables

Composición óptima:

Arcilla y limo: Humedad y aireación.
Arena y grava: Porosidad.
Nitrógeno, fósforo y potasio.
Plaguicidas y fertilizantes (en pequeñas cantidades).

Alteraciones del Suelo Cultivable

Erosión: Causada por agentes externos.
Agentes erosivos: Lluvia, viento, etc.
Desertificación: El viento aumenta la expansión de los desiertos.
Erosión natural: Se ve favorecida por la acción humana, como la explotación masiva del suelo, tala de árboles, etc.

Contaminación del Suelo

Alteración a la proporción de sustancias en el medio ambiente. Ejemplo: La explotación forestal aumenta el porcentaje de tierras estériles.

Conservación del Suelo

Uso de plaguicidas: Productos químicos sintéticos absorbidos por el suelo, donde permanecen por mucho tiempo. Se debe tener un uso controlado de estos.
Uso de fertilizantes: Productos naturales o sintéticos. El abuso de fertilizantes puede resultar dañino para los cultivos y para el suelo. Pueden producir eutrofización.

Formación de los Minerales

El oxígeno se combinó con otros elementos formando: FeO, Na₂O, Al₂O₃, MgO y SiO₂.

Minerales: Sustancias en estado sólido, conformadas por un elemento o un compuesto químico, que se han formado a través de un proceso natural (se encuentran en depósitos o yacimientos).

Minerales primarios: Corresponden a depósitos originales (ejemplo: pirita).
Minerales secundarios: Se han formado a partir de reacciones químicas que sufren los minerales primarios (ejemplo: la anglesita se forma de la galena).

Estructura Cristalina de los Minerales

Sólidos cristalinos: Tienen partículas agrupadas en forma ordenada y regular en las tres dimensiones del espacio, según formas geométricas definidas (ejemplo: cuarzo).
Sólidos amorfos: Sus partículas no están ordenadas geométricamente (ejemplo: piedra volcánica).

Celda de Unidad

Pirita: cúbico – Casiterita: tetragonal – Siderita: trigonal – Berilo: hexagonal – Azufre: rómbico – Yeso: monoclínico – Axinita: triclínico.

Procesamiento de Minerales

Mineral Oxidado

Molienda: Se tritura.
Lixiviación: Se aplica ácido sulfúrico (H₂SO₄) y se obtiene CuSO₄.
Extracción: Se somete a solventes que capturan iones Cu²⁺ y se elimina el hierro, aluminio y molibdenita.
Electroobtención: Se somete a electrólisis, con un ánodo (positivo) de plomo y un cátodo de cobre, donde se deposita todo el cobre del líquido y se obtiene una lámina con 99.98% de pureza.

Mineral Sulfurado

Molienda: Se tritura.
Flotación: Se aplican sustancias burbujeantes que hacen subir el cobre y dejan abajo la molibdenita, la cual se retira después.
Filtración y secado: Se seca y queda solo con 5% de agua.
Fundición: Se obtiene cobre blíster, con un 99,5% de pureza.
Refinación a fuego: Se obtiene cobre RAF, con un 99,9% de pureza.
Refinación electrolítica: Con 2 láminas de cobre, se conecta una al positivo y la otra al negativo, y se van depositando pedazos de cobre del positivo (ánodo) al negativo (cátodo), obteniendo cobre con 99,99% de pureza.

Propiedades Físicas de los Minerales

Dureza: Resistencia que ofrece la superficie lisa de un mineral a ser rayada.
Fractura: Forma en que se parte un mineral al ser golpeado (astillosa, irregular o concoidea).
Exfoliación: Tendencia que tiene el mineral a partirse a lo largo de una o más direcciones al ser golpeado.

Escala de Mohs

Muy blandos:
- 1: Talco.
- 2: Yeso.
Blandos:
- 3: Calcita.
- 4: Fluorita.
- 5: Apatito.
- 6: Ortosa.
Duros:
- 7: Cuarzo.
- 8: Topacio.
- 9: Corindón.
Muy duros:
- 10: Diamante.

Clasificación Química de los Minerales

Elementos nativos: Diamante (C); oro (Au); plata (Ag).
Sulfuros: Pirita (FeS₂); calcopirita (CuFeS₂); galena (PbS).
Haluros: Halita (NaCl); fluorita (CaF₂).
Óxidos e hidróxidos: Corindón (Al₂O₃); limonita (FeO(OH)).
Carbonatos: Calcita (CaCO₃); dolomita (CaMg(CO₃)₂).
Sulfatos, wolframatos, molibdatos y cromatos: Yeso (CaSO₄·2H₂O); wolframita (FeMn(WO₄)); crocoíta (PbCrO₄).
Fosfatos, arseniatos y vanadatos: Turquesa (CuAl₆(OH)₈(PO₄)₄·5H₂O).
Silicatos: Cuarzo (SiO₂); ópalo (SiO₂·nH₂O); talco (Mg₃Si₄O₁₀(OH)₂).

Minerales Metálicos y No Metálicos en Chile

I Región: Cobre.
II Región: Cobre, molibdeno, plata y oro.
III Región: Hierro, cobre, molibdeno, plata y oro.
IV Región: Hierro, cobre, magnesio, molibdeno, plata y oro.
V Región: Cobre, molibdeno, plata y oro.
Región Metropolitana: Cobre, molibdeno, plata y oro.
VI Región: Cobre, molibdeno, plata y oro.

Minerías en Chile

Estatal: Corporación Nacional del Cobre (CODELCO) con sus cinco divisiones: Codelco Norte, Salvador, Ventanas, Andina y El Teniente.
Privada: Minera la Escondida Ltda., Minera Las Condes, Minera Candelaria, Empresa Minera de Mantos Blancos S.A. y Minera Doña Inés de Collahuasi, entre otras.

CODELCO es el primer productor de cobre en el mundo y el segundo productor de molibdeno. Además del cobre y del molibdeno, Chile exporta oro, plata, hierro, salitre y yodo. Destacan también la exitosa industria de los minerales de litio y de renio.

Cuando un mineral tiene un contenido metálico apto para comercializarlo, se habla de mena. Las menas chilenas de cobre, por ejemplo, tienen un alto contenido del metal: 1,5% de cobre, 0,03% de molibdeno.

Impacto Ambiental sobre la Tierra

Aplicación de pesticidas: Contaminación de agua y suelo. Causan graves desequilibrios en los ecosistemas terrestres y acuáticos.
Contaminantes de la minería: Genera gran cantidad de contaminación atmosférica. En el proceso de fundición se elimina el azufre contenido en los minerales sulfurados, contaminando el aire.
Eliminación de basura: Gran parte de los desechos son tóxicos y otros inertes, que permanecen sin alteración por mucho tiempo.
Desechos biodegradables: Son residuos orgánicos. La materia orgánica puede reutilizarse permitiendo la lenta descomposición de la misma para producir una mezcla de compuestos, ricos en nitrógeno y fósforo, llamada compost, que se utiliza como abono y para renovar el suelo vegetal.

Materiales

Materia que utilizamos para fabricar todo. Proceden de materias primas.

Puras y simples: Hierro.
Compuestos: PVC.
Mezclas homogéneas: Bronce.
Mezclas heterogéneas: Arena.

Origen

Animal, vegetal o mineral. Artificial o sintético: a través de cambios físicos y químicos.

Propiedades

Dureza: Resistencia al rayado.
Elasticidad: Se deforman y vuelven a su forma original.
Tenacidad: Resistencia a ser quebrados.
Transparencia: Dejan pasar la luz.
Conductividad eléctrica: Conducen electricidad.
Flexibilidad: Se pueden deformar.
Conductividad térmica: Conducen calor.

Tipos de Materiales

Metales:
- Físicas: Conducen calor y electricidad. Son dúctiles (forman alambres) y maleables (forman láminas).
- Químicas: Forman óxidos básicos (no ácidos). Forman cationes.
Cerámicas: Duros, resistencia a la penetración, alto punto de fusión y malos conductores.
Poliméricos: Largas cadenas de átomos, malos conductores, duros o blandos y elásticos.
Electrónicos: Formados por no metales, no conducen a baja temperatura, se usan en circuitos integrados y son económicos y eficientes.

Efectos del Calor sobre los Materiales

Conductividad: Depende de su estructura interior si es conductor o aislante.
Inflamabilidad: Se saca del fuego y sigue prendido.
Inífugos: Se saca del fuego y se apaga.

Reactividad de los Metales

Frente al agua: Sodio y potasio se incendian.
Frente al oxígeno: Se oxidan.
Frente a ácidos: Casi ninguno es afectado.

Más reactivos: potasio y sodio. Menos reactivos: oro y plata.