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ENTALPÍA DE FORMACIÓN DE LOS MINERALES. CÁLCULOS Y APLICACIONES CURSO: TERMODINÁMICA INTEGRANTES  Callata Cardenas Roger Fernando  Yzaguirre Cabrera Osbel David  Palomino Vergara Alejandro Jesus  Quispe Vilca Ruben Darío  Pacora Toledo Martin  Flores Huacho Jairo  Rodriguez Arbildo Omar

FACULTAD DE INGENIERIA GEOLOGICA MINERA Y METAALURGICA-FIGMM

ÍNDICE ÍNDICE ____________________________________________________________________________________________________ 1 INTRODUCCIÓN _________________________________________________________________________________________ 2 OBJETIVOS _______________________________________________________________________________________________ 2 MARCO TEÓRICO ________________________________________________________________________________________ 3 ENTALPIA .............................................................................................................................................................................................. 3 LA ENTALPÍA (H): UTILIDAD ∆H = QP ................................................................................................................................... 3 ENERGÍA INTERNA (U) Y ENTALPÍA (H) DEPENDENCIA DE LA TEMPERATURA .......................................... 4 ENERGÍA INTERNA (U) Y ENTALPÍA (H) CAPACIDADES CALORÍFICAS ............................................................... 4 CAMBIO DE ENTALPÍA ESTÁNDAR DE UNA REACCIÓN ∆H° ...................................................................................... 5 VARIACIÓN DE ENTALPÍA ESTÁNDAR ( ∆H°) ..................................................................................................................... 5 ENTALPÍA ESTÁNDAR (∆H°): CAMBIOS DE FASE (I) ...................................................................................................... 5 ENTALPÍA ESTÁNDAR (∆H°): CAMBIOS DE FASE (II)..................................................................................................... 6 ENTALPÍA ESTÁNDAR (∆H°): CAMBIOS DE FASE (III) ................................................................................................... 6 ENTALPÍA ESTÁNDAR (∆H°): CAMBIOS DE FASE (IV) ................................................................................................... 6 ENTALPÍA ESTÁNDAR (∆H°): CAMBIOS DE FASE (V): CAMBIOS DE FASE .......................................................... 7 RELACIÓN ENTRE N ENTRE ∆F H° Y ∆R H° ......................................................................................................................... 7 RELACIÓN ENTRE N ENTRE ∆F H° Y ∆R H°: SOLUCIÓN – MEDIANTE LA LEY DE HESS .............................. 9 DEPENDENCIA DE DEPENDENCIA DE ∆R H° LA TEMPERATURA: LEY DE KIRCHOFF ................................ 9 LEY DE HESS ......................................................................................................................................................................................... 9

TABLA DE PROPIEDADES TERMODINÁMICAS DE LOS MINERALES ____________________________ 12 CÁLCULOS Y APLICACIONES _________________________________________________________________________ 20 INTEMPERISMO QUÍMICO .........................................................................................................................................................20 TOSTACIÓN DE LA ESFALERITA ...............................................................................................................................................25 CARBONATACIÓN MINERAL ......................................................................................................................................................26 ANHIDRITA .........................................................................................................................................................................................27 CAL VIVA...............................................................................................................................................................................................28 LA WOLLASTONITA ........................................................................................................................................................................29 LA ANDALUCITA ...............................................................................................................................................................................30 LA FORSTERITA ......................................................................................................................................................................................30

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INTRODUCCIÓN El proposito de este trábájo es el de presentár un resumen crítico de lá informácion termodinámicá disponible párá mineráles y substánciás relácionádás en formá conveniente párá el uso á lás cienciás de lá tierrá. Párá hácer este trábájo lo más util posible, se há incluido informácion áuxiliár suficiente, de modo que seá provechoso párá muchos cálculos, párá ásegurár lá consistenciá interná y párá proveer uná rápidá revision y expánsion como nuevá informácion disponible. Háciendo uso de está informácion procedemos luego á ver los efectos del intemperismo químico (hidrolisis, oxidácion), lá tostácion de elementos como lá piritá y esfáleritá y finálmente lá cárbonátácion minerál, como áplicáciones del cálculo de lá entálpíá de reáccion.

OBJETIVOS    

Recordár álgunos áspectos básicos sobre los conceptos energíá, cálor y trábájo, y sus reláciones. Háciendo uso de lá informácion termodinámicá dádá en lás táblás proceder á cálculár y áplicár lás reácciones dádás en el intemperismo, tostácion y cárbonátácion. Entender y eváluár los resultádos obtenidos de lás reácciones Demostrár como este principio puede utilizárse párá eváluár los cámbios físicos y químicos de un sistemá de uná mánerá cuántitátivá

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MARCO TEÓRICO ENTALPIA Lá entálpíá es lá cantidad de energía contenida en una sustancia. Representá uná medidá termodinámica lá cuál viene figurádá con lá letrá H en máyusculá, lá váriácion de está medidá muestrá lá cántidád de energíá átráídá o cedidá por un sistemá termodinámico, es decir, lá proporcion de energíá que un sistemá tránsfiere á su entorno. El termino entálpíá se derivá del griego “enthálpos” que significá cálentár. Lá entálpíá suele mánejárse dentro del contexto termodinámico párá referirse á lá cántidád de energía que se encuentra en movimiento ál producirse uná presion constánte sobre un objeto máteriál. Lá entálpíá termodinámicá viene expresádá en joule (unidád de medidá utilizádá en el cálculo de energíá, trabajo y cálor), y su formulá es lá siguiente: H= U+ PV. Donde: U: energíá interná P: presion V: volumen Lá entálpiá es uná funcion de estádo (∆H=Hf-Hi). Lá importánciá de lá entálpiá sirve en que se puede demostrár que lá entálpiá es iguál ál cálor suministrádo á presion constánte ΔH = QP

QP =cálor suministrádo á presion constánte

LA ENTALPÍA (H): UTILIDAD ∆H = QP



Cápácidád de predecir si un proceso (reáccion, cámbio de fáse, etc.) es “endotermico” o “exotermico” (á presion ámbiente, por ejemplo

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 

Los cámbios de entálpíá se pueden medir (y tábulár en táblás) párá reácciones de interes mediánte CALORIMETROS (á presion constánte). „ Los más usuáles son los que se básán en el principio de lá CALORIMETRIA DIFERENCIAL.

ENERGÍA INTERNA (U) Y ENTALPÍA (H) DEPENDENCIA DE LA TEMPERATURA En muchos procesos geologicos es interesánte conocer lá dependenciá de lá temperáturá de U y H. Por ejemplo, nos interesá sáber lá váriácion de H de uná determinádá reáccion á diferentes profundidádes y, por tánto, como váríá con el áumento de temperáturá.

El áumento de temperáturá implicá un áumento de lá energíá interná (U) y entálpíá (H) de uná sustánciá (considerándo que otrás váriábles constántes). Este áumento no es necesáriámente lineál. ENERGÍA INTERNA (U) Y ENTALPÍA (H) CAPACIDADES CALORÍFICAS

  

Lá dependenciá de lá temperáturá de U y H se puede cárácterizár mediánte lá derivádá de estás funciones de estádo en funcion de lá temperáturá. Párá uná Temperáturá dádá (A), lá derivádá es simplemente lá pendiente á esá temperáturá de U en funcion de T, y de H en funcion de T. A estás derivádás se les conoce como CAPACIDADES CALORIFICAS

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CAMBIO DE ENTALPÍA ESTÁNDAR DE UNA REACCIÓN ∆H° Estádo Estándár de uná Sustánciá 

Como hemos visto, seríá de grán utilidád cálculár lá entálpíá de un proceso en relácion á unás condiciones estándár, lo que: (1) Permite extrápolárlá á otrás condiciones de temperáturá. (2) Permite ásignárle un válor ábsoluto relátivo ál válor estándár. Puesto que NO existe un CERO ABSOLUTO de lá energíá, lás váriáciones de energíá siempre son relátivás á un nivel de referenciá. (Al iguál que no existe un nivel 0 ábsoluto de lá áltitud y su válor háce referenciá á un válor 0 definido, por convenienciá, como lá áltitud ál nivel del már).



CONDICIONES ESTANDAR: Se há estáblecido como presion estándár 1 bár, pero NO se hán estáblecido unás condiciones estándár párá lá temperáturá, áunque convencionálmente se utilizá 25 °C (298.15 K). „ El ESTADO ESTANDAR de uná sustánciá á uná ciertá temperáturá, se define como su formá purá á lá presion de un 1 bár. Ejemplos: El estádo estándár del C á 298 K es gráfito á 298 K y 1 bár. El estádo estándár del Fe á 500 K es hierro solido á 500 K y 1 bár.

VARIACIÓN DE ENTALPÍA ESTÁNDAR ( ∆H°) El cámbio de entálpíá estándár, ∆H°, de uná reáccion o de un cámbio de estádo físico es lá diferenciá de entálpíá entre los productos y los reáctántes en sus estádos estándár, á lá temperáturá especificádá. Ejemplo párá un cámbio de estádo: H2O (l) ⎯→ H2O (g) ∆vápH° (373 K) = +44 kJ mol-1 ∆tipoH°: Producto y Reáctánte están en su estádo estándár (1 bár) á lá T especificádá, usuálmente 298.15 K

ENTALPÍA ESTÁNDAR (∆H°): CAMBIOS DE FASE (I) 

∆trsH°: Entálpíá estándár de tránsicion Cámbio de entálpíá estándár : Fáse á → Fáse b (1 bár)

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  

∆vápH°: Entálpíá estándár de váporizácion Cámbio de entálpíá estándár : liquido → gás (1 bár) ∆fusH°: Entálpíá estándár de fusion Cámbio de entálpíá estándár : solido→ líquido (1 bár) ∆subH°: Entálpíá estándár de sublimácion Cámbio de entálpíá estándár: solido→ gás (1 bár)

ENTALPÍA ESTÁNDAR (∆H°): CAMBIOS DE FASE (II) „El ∆H° de lás tránsiciones suelen compilárse á lá temperáturá de lá tránsicion del cámbio de fáse (Ttrs) ENTALPÍA ESTÁNDAR (∆H°): CAMBIOS DE FASE (III)

Puesto que H es uná FUNCION DE ESTADO, solo depende de los estádos iniciáles y fináles, podemos cálculár ∆subH° utilizándo lá tráyectoriá directá (s → g) o, sumándo lás entálpíá de tráyectoriás intermediás (s → l) + (l → g) (párá uná determinádá temperáturá). ENTALPÍA ESTÁNDAR (∆H°): CAMBIOS DE FASE (IV) ∆fusH°= - ∆solH°  

Puesto que H es uná FUNCION DE ESTADO, á lás mismás condiciones de temperáturá, se liberá lá mismá cántidád de cálor duránte lá solidificácion que lá que se necesitá párá lá fusion. Lá cristálizácion de un minerál liberá lá mismá cántidád de cálor que lá que se necesitá párá fundirlo (á lás mismás condiciones de presion y temperáturá). ∆trsH°(A - B) = - ∆trsH° (B - A)

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ENTALPÍA ESTÁNDAR (∆H°): CAMBIOS DE FASE (V): CAMBIOS DE FASE

RELACIÓN ENTRE N ENTRE ∆F H° Y ∆R H° Lá grán utilidád de lás ∆f H°reside en que se pueden utilizár párá cálculár ∆r H° de cuálquier reáccion, yá que, como quedárá cláro más ádelánte, existe lá relácion:

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Relación entre n entre ∆f H° y ∆r H°: Ejemplo

Supongámos que desconocemos lá entálpíá estándár de reáccion de lá reáccion siguiente, á 298 K, y nos interesá sáber si está reáccion es exotermicá o endotermico.

No obstánte, disponemos de uná báse de dátos termodinámicos en lás que se hán compiládo entálpíás de formácion de mineráles (miembros puros), y podemos obtener los dátos siguientes:

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RELACIÓN ENTRE N ENTRE ∆F H° Y ∆R H°: SOLUCIÓN – MEDIANTE LA LEY DE HESS

DEPENDENCIA DE DEPENDENCIA DE ∆R H° LA TEMPERATURA: LEY DE KIRCHOFF Como vimos lá entálpíá puede extrápolárse á cuálquier temperáturá á tráves de lá Cápácidád cáloríficá á presion constánte:

LEY DE HESS Lá ley de Hess en termodinámicá es empleada para comprobar indirectamente el calor de reacción, y segun el precursor de está ley el químico suizo Germáin Henri Hess en 1840 instituye que, si un proceso de reáctivos reáccionán párá dár un proceso de productos, el cálor de reáccion liberádo o ábsorbido es independiente de si lá reáccion se reálizá en uno o más períodos. Es decir, que el cálor de reáccion solo necesitá de los reáctivos y los productos, o támbien que el cálor de reáccion es uná funcion de estádo.

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Principálmente explicábá que lá entálpíá de uná reáccion se podíá lográr sumándo álgebráicámente lás entálpíás de otrás reácciones álgunás vinculádás con lá que importá. Lá Ley de Hess es el empleo de lás reácciones químicás convirtiendose en uno de los primeros principios de lá termodinámicá. Este principio es un sistemá cerrádo ádiábático, es decir, que no háy intercámbio de cálor con otros sistemás o su entorno como si está áisládo, que se desárrollá en uná fáse iniciál á otrá fáse finál. Por ejemplo: En lá ley de Hess explicá que los cámbios de entálpíá son áditivos, ΔH netá = ΣΔ Hr y contiene tres normás: 1. Si lá ecuácion químicá es invertidá, el símbolo de ΔH se invierte támbien. 2. Si los coeficientes son multiplicádos, multiplicár ΔH por el mismo fáctor. 3. Si los coeficientes son divididos, dividir ΔH por el mismo divisor. Por ejemplo: Se cálculá lá entálpíá de reáccion párá lá reáccion: 2 C(s) + H2(g) → C2H2(g) Los datos son los siguientes:

Se plánteán lás ecuaciones correspondientes á lás entálpíás dádás:

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Se ubicá en ellás á los reáctántes y productos de lá reáccion químicá que se

buscá:

Ahorá se deben ájustár lás ecuáciones: o o o

Lá ecuácion (1) se debe invertir (támbien se invierte el válor de lá entálpíá). Lá ecuácion (2), se debe multiplicárlá por 2 (se multiplicá todá lá ecuácion, tánto reáctántes como productos y el válor de lá entálpíá, yá que es propiedád extensivá. lá ecuácion (3), se dejá iguál.

Lá sumátoriá de lás ecuáciones ájustádás debe dár lá ecuácion problemá. o o

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Se sumán o se ánulán los reáctántes y productos. Lás entálpíás se sumán álgebráicámente.

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TABLA DE PROPIEDADES TERMODINÁMICAS DE LOS MINERALES SULFIDES, ARSENIDES, TELURIDES, SELENIDES AND SULFOSALTS MINERAL

FÓRMULA

PESO MOLECULAR (g/mol)

ENTROPÍA (J/mol.K)

ENTALPÍA (J/mol)

ENERGÍA LIBRE (J/mol)

Ag2S AsS As2S3

247.796 106.982

142.84 63.51

-32346 -71340

-40080 -70320

246.023

163.6

-169030

-168410

Bi 2S3 CaS CdS CuS Cu2S

514.141 72.14 144.46 95.606

200.4 56.65 70.29 66.65

-143090 -474880 -149600 -48575

-140560 -469850 -145630 -49080

159.152

120.75

-80115

-86868

Chalcopyrite

CuFeS2

183.513

Bornite Troilite

Cu5FeS4 FeS Fe 0.477S

501.817 87.907

60.33

-100960

-101333

81.038

60.79

Pyrite

FeS2

119.967

52.93

-171544

-160229

Marcasite

FeS2

119.967

53.89

-169450

-158421

Ferroselite

FeSe 2

213.767

86.86

Prohbergite

FeTe 2

311.047

100.2

H2S

34.076

205.8

-20627

-33543

HSHgS HgS MnS MnS2

33.07 232.65 232.65 86.998

62.8 82.51 96.23 78.2

-16999 -58155 -46735 -213865

12100 -50645 -43315 -218155

119.058

99.91

160.6 90.76

62.57 66.11

-275300 -84868

-266454 -86192

240.22 239.26 286.16 334.8 227.15

133.9 91.38 102.51 110.04 55.06

-202920 -97709 -102925 -70710 -82425

-197070 -96075 -101577 -69360 -76948

339.68 150.75

182 76.82

-174890 -106541

-173470 -104698

182.81

87.45

247.97 97.44 97.44

94.98 59.66 58.84

-298320 -206900 -194570

-297945 -202496 -190220

Acanthite Realgar Oropiment Bismuthinite Oldhamite Greenockite Covellite Chalcocite

Pyrrhotite

Hydrogen Sulfide Aqueous Ion Cinnabar Metacinnabar Alabandite Hauerite

Stannic Sulfide

MoS2 NiS Ni 3S2 PbS PbSe PbTe PtS Sb2S3 SnS SnS2

Tungstenite Sphalerite Wurtzite

WS2 ZnS ZnS

Molybdenite Millerite Heazlewoodite Galena Clausthalite Altaite Cooperite Stibnite Herzenbergite

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OXIDES AND HYDROXIDES MINERAL

Corundum

FÓRMULA

PESO MOLECULAR (g/mol)

ENTROPÍA (J/mol.K)

ENTALPÍA (J/mol)

ENERGÍA LIBRE (J/mol)

Al 2O3

101.962

50.92

-1675700

-1582228

Al 2O3 Al(OH) Al(OH) Al(OH) 3

101.962 59.989 59.989 78.004

59.83 48.45 35.27 68.44

-1653517 -993054 -1000585 -1293128

-1562702 -918400 -922000 -1154889

Arsenolite

As2O3

197.841

107.41

-656970

-575964

Claudetite

As2O3

197.841

113.33

-654795

-575554

Boric Oxide Barium Oxide Bromellite Beryllium Oxide Bismite Carbon Monoxide Carbon Dioxide

B2O3 BaO BeO BeO Bi 2O3 CO CO2

69.618 153.339 25.012 25.012 465.959 28.01 44.01

53.97 72.07 13.77 16.54 151.46 197.67 213.79

-1273500 -548100 -609400 -601785 -573877 -110530 -393510

-1194325 -520394 -580078 -573289 -493453 -137171 -394375

Aqueous Ion

CO3=

60.009

-56.9

-677140

-527900

Aqueous Ion

HCO3-

61.017

91.2

-691990

-586850

H2CO3 CaO Ca(OH) 2 CdO CeO2

62.025 56.079 74.095 128.399 172.119

187 38.21 83.39 54.81 62.3

-699650 -635089 -986085 -258200 -1088680

-623170 -603487 -898408 -228515 -1025380

Cerium Sesquioxide(Alfa)

Ce 2O3

328.238

150.62

-1796200

-1707940

Cerium Sesquioxide(Beta) Cobaltous Oxide Eskolite

Ce 2O3 CoO Cr2O3

328.238 74.933 151.99

52.97 81.17

-237940 -1134700

-214194 -1053056

Dicesium Monoxide Cesium Hydroxide Tenorite Cuprite

Cs2O CsOH CuO Cu2O

281.81 149.913 79.45 143.091

146.87 98.74 42.63 93.14

-345975 -416726 -157320 -168610

-308360 -370690 -129564 -146030

Dysprosium S Esquioxide

Dy2O3

372.998

149.79

-1863130

-1771385

Erbium S Esquioxide Europium Oxide Europium S Esquioxide Perbous Oxide Hematite

Er203 EuO Eu203 FeO Fe 2O3

382.518 167.959 351.918 71.846 159.692

155.64 62.76 146.44 59.8 87.4

-1897960 -592040 -1651420 -272043 -824640

-1808879 -556082 -1555158 -251156 -742683

Fe 3O4 FeO(oh) Ga2O3

231.539 88.854 187.438

146.14 60.38 84.98

-1115726 -559330 -1089100

-1012566 -488550 -998342

Gadolinium S Esquioxide

Gd2O3

362.498

151.88

-1819620

-1732338

Germanium Dioxide

GeO2

104.589

55.7

-551030

-497074

Water (Liquido)

H2O

18.015

69.95

-285830

-237141

Steam (Ideal Gas)

H2O

18.015

188.72

-241814

-228569

Hafniom Dioxide Montboydite Holmium S Esquioxide

HfO2 HgO Ho2O3

201.489 216.589 377.859

59.33 70.27 158.16

-1144740 -90789 -1880700

-1088276 -58528 -1791373

Dipotassium Monoxide

K2O

94.195

94.14

-363171

-322087

Potassium Superoxide Potassium Hydroxide Lanthanum S Esquioxide

KO2 KOH La2O3

71.097 56.105 325.809

122.5 78.91 127.32

-284512 -424676 -1793680

-240586 -378932 -1705963

Li 2O LiOH Lu2O3 MgO Mg(OH) 2 MnO MnO2

29.879 23.947 397.938 40.304 58.32 70.937 86.937

37.57 42.8 109.96 26.94 63.18 59.71 53.05

-598730 -484926 -1878200 -601490 -924540 -385220 -520030

-561985 -438941 -1788849 -569196 -833506 -362896 -465138

Bixbyite

Mn2O3

157.874

110.46

-958970

-881068

Hausmannite

Mn3O4

228.812

153.97

-1387830

-1282774

Aluminum Oxide Boehmite Diaspore Gibbsite

Unionized Calcium Oxide Portlandite Monteponite Cerianite

Magnetite Goethite Gallium S Eaquioxide

Dilithium Monoxide Lithium Hydroxide Lutetium S Esquioxide Periclase Brucite PágináManganosite 13 Pyrolusite

Holmium S Esquioxide

Ho2O3

377.859

158.16

-1880700

-1791373

Dipotassium Monoxide

K2O

94.195

94.14

-363171

-322087

Potassium Superoxide Potassium Hydroxide Lanthanum S Esquioxide

KO2 KOH La2O3

71.097 56.105 325.809

122.5 78.91 127.32

-284512 -424676 -1793680

-240586 -378932 -1705963

Li 2O LiOH Lu2O3 MgO Mg(OH) 2 MnO MnO2

29.879 23.947 397.938 40.304 58.32 70.937 86.937

37.57 42.8 109.96 26.94 63.18 59.71 53.05

-598730 -484926 -1878200 -601490 -924540 -385220 -520030

-561985 -438941 -1788849 -569196 -833506 -362896 -465138

Bixbyite

Mn2O3

157.874

110.46

-958970

-881068

Hausmannite

Mn3O4

228.812

153.97

-1387830

-1282774

Molybdenium Dioxide

MoO2

127.939

50.02

-587850

-533053

Molybdite

MoO3

143.938

77.74

-745170

-668055

NO2

46.005

240.06

33095

51251

Disodium Monoxide Sodium Hydroxide Niobium Monoxide Niobium Dioxide

Na2O NaOH NbO NbO2

61.979 39.997 108.906 124.905

75.27 64.43 46.02 54.51

-414820 -425800 -419660 -794960

-376089 -379651 -391945 -739194

Dinibium Pentoxide

Nb2O5

265.81

137.32

-1899536

-1765859

Neodymium S Esquioxide Bunsenite Phosphorus Monoxide Phosphorus Pentoxide

Nd2O3 NiO PO P2O5

336.478 74.699 46.973 141.945

158.57 37.99 222.27 115.5

-1807910 -239743 -12134 -1470000

-1721048 -211581 -41157 -1337897

Orthophosphoric Acid Litharge Platinerite

H3PO4 PbO PbO2

97.995 223.199 239.199

150.78 66.32 71.8

-1266920 -219409 -274470

-1112290 -189202 -215314

Minium

Pb3O4

686.598

211.96

-718686

-601358

Praseodymium S Esquioxide

Pr2O3

329.814

158.57

-1809580

-1721025

Rhenium Dioxide

ReO2

218.206

47.82

-451870

-394070

Rhenium Trioxide

ReO3

234.205

69.24

-593710

-511700

Dirhenium Heptoxide

Re 2O7

484.41

207.3

-1274030

-1099980

Sulfur Dioxide

SO2

64.059

248.22

-296810

-300170

Sulfur Trioxide

SO3

80.058

256.76

-395722

-371046

Valentinite

Sb2O3

291.498

123.01

-708560

-626345

Scandium S Esquioxide Silicon Monoxide Quartz

Sc2O3 SiO SiO2

137.91 44.085 60.085

76.99 211.57 41.46

-1908820 -100416 -910700

-1819371 -127305 -856288

Cristobalite

SiO2

60.085

43.4

-908346

-854512

Tridymite

SiO2

60.085

43.93

-907488

-853812

Coesite

SiO2

60.085

40.38

-905584

-850850

Stishovite

SiO2

60.085

27.78

-861318

-802827

Silicon Dioxide Glass

SiO2

60.085

47.4

-903200

-850559

Samarium S Esquioxide

Sm2O3

348.798

151.04

-1822970

-1796690

Cassiterite Strontium Oxide Ditantalum Pentoxide TERBIUM SESQUIOXIDE (CUBIC) TERBIUM OXIDE TERBIUM OXIDE TELLURITE THORIANIT E TITANIUII MONOXIDE RUTILE ANATASE DITITANIUM TRIOXIDE TRITITANIUM PENT OXIDE (ALPHA) TETRATITANIUM HEPTOXIDE THULIUM SESQUIOX IDE U RANI NIT E URANIUM TRIOXIDE ( GAMMA) VANADIUM MONOXIDE KARELIANIT E DIVANADIUM TETROXIDE DIVANADIUM PENTOXIDE TUNGSTEN DIOXIDE TUNGSTEN TRIOXIDE YTTRIUM S ESQUIOX IDE (CUBIC) YTTERBIUM SESQUIOXIDE (CUBIC) ZINCITE BADDELEYTE

SnO2 SrO Ta2O5 Tb₂O₃ TbO₁₇₁₄ TbO₁₈₁₂ TeO₂ ThO₂ TiO TiO₂ TiO₂ Ti₂O₃ Ti₃O₅ Ti₄O₇ Tm₂O₃ UO₂ UO₃ VO V₂O₃ V₂O₄ V₂O₅ WO₂ WO₃ Y₂O₃ Yb₂O₃ ZnO ZnO₂

150.689 103.619 441.893 365.8119 186.3118 187.916 159.599 264.037 63.899 79.899 79.899 143.798 223.697 303.596 385.867 270. 028 286.027 66.9111 149.881 165.88 181.88 215.849 231.8118 225.81 394.078 81.379 123.219

52.3 55.52 143.13 156.9 80.75 81.17 79.5 65.23 34.77 50.29 49.91 77.25 129.37 198.711 139.75 77. 03 98.62 39.01 98.07 103.52 130.54 50.53 75.91 99.08 133.05 43.64 50.38

-580740 -590490 -2045976 -1865230 -953950 -960230 -322590 -1226410 -542660 -944750 -938720 -1520884 -2459150 -3404520 -1888660 -1084910 -1223800 -431790 -1218800 -1427162 -1550590 -589690 -842909 -1905310 -1814600 -350460 -1100560

-519902 -560353 -1910984 -1776553 -938980 -942180 -270370 -1168715 -513312 -889446 -883303 -1433903 -2317411 -3213166 -179111146 -1031770 -11461161 -404219 -1139052 -13181157 -1419435 -533858 -764062 -1816609 -1726844 -320477 -1042790

FACULTAD DE INGENIERIA GEOLOGICA MINERA Y METAALURGICA-FIGMM

Dilithium Monoxide Lithium Hydroxide Lutetium S Esquioxide Periclase Brucite Manganosite Pyrolusite

Nitrogen Dioxide

Páginá 14

FACULTAD DE INGENIERIA GEOLOGICA MINERA Y METAALURGICA-FIGMM

MULTIPLE OXIDES MINERAL

FÓRMULA

PESO MOLECULAR (g/mol)

ENTROPÍA (J/mol.K)

ENTALPÍA (J/mol)

ENERGÍA LIBRE (J/mol)

Tialite Chrysoberyl

Al₂TiO₅ BeAl 2 O5

181.861 126.974

109.62 66.28

-2300780

-21781160

Calcium ferrit e

CaFe 204

215.772

145.35

·1520140

-1412666

Dica lcium febr it e

Ca2Fe 205

271.851

188.78

-2139280

-2001560

Perovskite

CaTiO3

135.978

93.64

-1660630

-1575256

Cobalt spinel

Co3O4

240.797

102.51

-891190

-712553

FeAl 204

173.609

146.27

-1966480

-1850795

Ilmemite

FeTiO3

151.7115

105.86

-1236622

-1159110

T itanomagnetit e

Fe 2TiO4

223.592

168.87

Pseudobrookite

Pe 2TiO5

239.591

156. 48

LiAlC2

65.921

53.35

-1188670

-1126276

Spinel

MgAl 2O4

142.267

80.63

-2299320

-2174860

Picrochromite

MgCr204

192.295

106.02

-1183640

-1669079

Magmesioferrite

MgFe2O4

199.997

123.85

-14281120

-1317004

Geikelite

MgTiO3

120. 203

74.56

-1572765

-14811371

Trevorite Zinc titanium spinel

Ni Fe 204 Zn₂TiO₅

234.392 242.658

131.8 143.09

-1081150 -1647660

-972940 -1534035

Hercynite

Lithum aluminate (alpha)

HALIDES MINERAL Bromargyrite Potassium bromide Strontium bromide T itanium tribromide Chlorargirite Hydrophilite Lamrencite Molisite Hydrogel chloride Calomel S ylvite Chloromagnesit e Scacchit e Salammoniac Halite Nickel chloride Cotu nnite Titanium trichloride Uranium trichloride Uranium tetrachloride Vanadium dichloride Vamadium trichloride Aluminum trifluoride Fluorite Hydrogen fluoride Sellaite V illiaumit e Cryolite Uranium tetrafluoride Ioda rgy bite Coccinite

Páginá 15

FÓRMULA AgBr KBr SrBr₂ TiBr₃ AgCl CaCl₂ FeCl₂ FeCl₃ HCl ( Ideal gas) HgCl KCl MgCl₂ MnCl₂ NH₄Cl NaCl NiCl₂ PbCl₂ TiCl₃ UCl₃ UCl₄ VCl₂ VCl₃ AlF₃ CaF₂ HF (IDEAL GAS) MgF₂ NaF Na₃AlF₆ UF₄ AgI Hgl₂

PESO MOLECULAR (g/mol) 187.772 119. 002 247. 428 287.612 143. 321 110.986 126.753 162.206 36. 461 236. 0113 74.551 95.211 125.844 53. 491 58. 441 129. 606 278. 106 154. 259 144.388 319.841 121.847 157.3 8 3. 977 78.077 20.006 62.302 41. 988 209.942 314.023 234. 772 454. 399

ENTROPÍA (J/mol.K) 107.11 95.9 135. 10 116. 44 96.23 104.6 117.95 142.26 186.9 96. 23 82.59 89.62 118.24 95.02 72. 12 97.66 135.98 139.75 158.95 196.6 97.07 130.96 66. 48 68.87 173.78 57.25 51. 10 238.45 151.67 1 15. 48 181.33

ENTALPÍA (J/mol) -100580 -393460 -7115560 -595380 -127070 -795800 -341650 -3992110 -92312 -132610 -416470 -6111320 -481290 -315190 -411260 -305330 -359400 -721740 -891190 -1016390 -451870 -580740 -1510400 -1229260 -273300 -1124200 -576550 -3309544 -1853500 -61840 -105437

ENERGÍA LIBRE (J/mol) -97121 -380061 -695908 -570732 -109819 -748063 -302172 -3337511 -95299 -105415 - 4085S4 -591785 -440488 -201776 -384212 -259010 -314033 -654507 -821820 -928850 -405681 -511399 -1431076 -1176920 -2751100 -1071064 -546319 -3144915 -1762800 -66254 -102203

FACULTAD DE INGENIERIA GEOLOGICA MINERA Y METAALURGICA-FIGMM

CARBONATES AND NITRATES MINERAL Wit her it e Aragonite Calcite Vaterite Monohy drocalcit e Dolomite Huntite

FÓRMULA

PESO MOLECULAR (g/mol)

ENTROPÍA (J/mol.K)

ENTALPÍA (J/mol)

ENERGÍA LIBRE (J/mol)

BaCO₃ CaCO₃ CaCO₃ CaCO₃ CaC0₃•H₂O CaMg(CO₃)₂ CaMg3(CO3)4

197.349 100.089 100.089 100.089 118. 104 184. 403 353.032

112.13 87.99 9 1. 7 1

-1210850 -1207410 -1207370

155. 18 299.53

-1498290 -2324480 -4529600

-1132210 -1127793 -1128842 -1125540 -1361600 -2161672 -4203425

CdCO3

172.409

92.47

-750610

-669440

Malachite

Cu2(CO3)(OH) 2

221.116

-1053950

Azurite

Cu3(OH)2(CO3)2

344.671

-1632180

Siderite

FeCO3

115.856

105.00

-736985

-666698

Magnesite

MgCO3

84.314

65.09

-1113280

-1029480

MgCO3.3H2O

138.360

195.62

-1977260

-1723746

Hydromagnesite

5MgO.4CO2.5H2O

467.637

503.67

-6514860

-5864166

Artinite

Mg2(OH)2CO3.3H2O

196.679

232.92

-2920610

-2568346

MnCO3

114.947

100.00

-889270

-816047

Dawsonite

NaAlCO3(OH)2

143.996

132.00

-1963970

-1785990

Cerussite

PbCO3

267.209

130.96

-699150

-625337

Strontianite

SrCO3

147.629

97.07

-1218680

-1137640

Smithsonite

ZnCO3

125.389

82.42

-812780

-731480

Nitrobarite

Ba(NO3)2

261.350

213.80

-992070

-796579

Calcium nitrate

Ca(NO3)2

164.090

193.30

-938390

-742985

KNO3

101.103

133.09

-494460

-394544

Magnesium nitrate

Mg(NO3)2

148.315

164.01

-790650

-589181

Ammonia - niter

NH4NO3

80.043

151.08

-365560

-183803

Soda - niter

NaNO3

84.995

116.52

-468020

-367153

Strontium nitrate

Sr(NO3)2

211.630

194.56

-978220

-779086

Otavite

Nesquehonite

Rhodochrosite

Niter

Páginá 16

FACULTAD DE INGENIERIA GEOLOGICA MINERA Y METAALURGICA-FIGMM

SULFATES AND BORATES MINERAL

Aluminum Sulfate Barite Anhydrite

FÓRMULA

PESO MOLECULAR (g/mol)

ENTROPÍA (J/mol.K)

ENTALPÍA (J/mol)

ENERGÍA LIBRE (J/mol)

Al 2(SO4)3

396.182

239.32

-3440840

-3099852

BaSO4

233.398

132.21

-1473190

-1362186

CaSO4

136.138

106.69

-1434110

-1321696

CaSO4.2H2O

172.168

194.14

-2022628

-1797197

Chalcocyanite

CuSO4

159.604

109.50

-771360

-662310

Chalcanthite

CuSO4.5H2O

249.680

300.41

-2279650

-1879796

Brochantite

282.84

-2576930

Gypsum

Cu4SO4(OH)4

452.285

Ferric Sulfate

Fe 2(SO4)3

453.912

Szomolnokite

FeSO4.H2O

169.920

Melanterite

FeSO4.7H2O

278.011

409.20

-3014400

-2509641

H2SO4

98.073

156.90

-813990

-689995

Sulfuric Acid (liquid) Arcanite

-1817950 -2249555

-1243900

K2SO4

174.254

175.56

-1437700

-1319662

KAl(SO4)2

294.226

204.60

-2470150

-2239790

Alunite

K2Al 6(OH)12(SO4)4

900.467

656.05

Epsonite

MgSO4.7H2O

246.469

372.00

-3388700

-2871240

Potassium Aluminum Sulfate

Manganese Sulfate

MnSO4

150.996

112.13

-1065250

-957326

Mascagnite

(NH4)2SO4

132.134

220.08

-1180850

-901677

Ammonium Bisulfate

NH4HSO4

115.104

Thenardite

Na2SO4

142.037

149.58

-1387790

-1269985

Mirabilite

Na2SO4.10H2O

322.189

591.90

-4327250

-3646540

Retgersite (Alpha, green)

NiSO4.6H2O

262.849

334.50

-2682800

-2224542

Morenosite

NiSO4.7H2O

280.864

378.90

-2976300

-2461735

Anglesite

PbSO4

303.258

148.57

-919940

-813026

Celestite

SrSO4

183.678

118.00

-1453170

-1340970

Zinkosite

ZnSO4

161.438

110.46

-982820

-871530

Bianchite

ZnSO4.6H2O

269.529

363.60

-2777460

-2324372

Goslarite

ZnSO4.7H2O

287.544

388.70

-3077800

-2562652

Na2B4O7.10H2O

381.367

Borax

Páginá 17

-6278900

FACULTAD DE INGENIERIA GEOLOGICA MINERA Y METAALURGICA-FIGMM

PHOSPHATES, MOLYBDATES, CHROMATES, URANATES, AND TUNGSTATES MINERAL

Berlinite Whitlockite

FÓRMULA

PESO MOLECULAR (g/mol)

ENTROPÍA (J/mol.K)

ENTALPÍA (J/mol)

ENERGÍA LIBRE (J/mol)

AlPO4

121.953

90.79

-1716400

-1605875

Ca3(PO4)2

346.213

235.98

-4085925

-3860760

Ca5(PO4)3OH

556.367

390.37

-6669259

-6286093

Fluorapatite

Ca5(PO4)3F

558.358

387.86

-6819860

-6455778

Strengite

FePO4.2H2O

204.864

171.25

-1870790

-1645483

Powellite

CaMoO4

200.018

122.59

-1541390

-1434652

Wulfenite

PbMoO4

367.138

166.10

-1051860

-951108

Dicesium Uranate

Cs2UO4

567.837

219.66

-1920000

-1797300

Disodium Uranate (alpha)

Na2UO4

348.006

166.02

-1887000

-1768600

Trisodium Uranium Oxide

Na3UO4

370.996

198.20

-2021500

-1897400

Scheelite

CaWO4

287.928

126.40

-1645150

-1538361

Ferberite

FeWO4

303.695

131.80

-1154780

-1053880

Huebnerite

MnWO4

302.786

132.50

Stolzite

PbWO4

455.048

168.20

Sanmartinite

ZnWO4

313.228

119.29

-1232610

-1123700

Hydroxyapatite

ORTHO AND RING STRUCTURE SILICATES MINERAL Forsterite Pyrope Cordiebite Tephroite Willemite Zircon Kyanite Andalusite Sillimanite Mullite (3 - 2) Phenacite Larnite Calcium Olivine Gehlenite Grossular Lawsonite Monticellite Merwinite Akermanite Titanite (sphene) Fayalite

Páginá 18

FÓRMULA

Al2SiO5 Al2SiO5 Al2SiO5 3Al2O3.2SiO2 Be2SiO4 Ca2SiO4 Ca2SiO4 Ca2Al2SiO7 Ca3Al2Si3O12 CaAl2Si2O7(OH)2.H2O CaMgSiO4 Ca3Mg(SiO4)2 Ca2MgSi2O7 CaTiSiO5 Fe2SiO4

PESO MOLECULAR (g/mol) 140.694 403.13 584.97 201.96 222.844 183.304 162.047 162.047 162.047 426.056 110.108 172.244 172.244 274.206 450.455 314.242 156.469 328.712 272.633 196.063 203.778

ENTROPÍA (J/mol.K) 95.19 260.76 407.2 163.2 131.38 84.03 83.76 93.22 96.11 269.57 64.31 127.61 120.50 209.80 255.50 237.61 102.51 253.13 209.33 129.20 148.32

ENTALPÍA (J/mol)

ENERGÍA LIBRE (J/mol)

-2170370 -6284620 -9161524 -1728070 -1636530 -2033400 -2591730 -2587525 -2585760 -6810421

-2051325 -5932412 -8651112 -1629695 -1522936 -1918890 -2441276 -2439892 -2438988 -6431286

-2305980 -2316620 -4007570 -6643140 -4879060 -2262705 -4566790 -3876520 -2601400 -1479360

-2191264 -2199784 -3808705 -6281359 -4525617 -2143174 -4339403 -3679069 -2459855 -1379375

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CHAIN AND BAND STRUCTURE SILICATES MINERAL

FÓRMULA

Wollastonite Pseudowollastonite Ca-al Pyroxene Diopside Alpha Spodumene Beta Spodumene Eucryptite Clinoenstatite Rhodonite Jadeite Tremolite

PESO MOLECULAR (g/mol)

ENTROPÍA (J/mol.K)

116.164 116.164 218.126 216.553 186.09 186.09 126.006 100.389 131.022 202.14 812.374

82.01 87.45 156 143.09 129.3 154.11 103.8 67.86 102.5 133.47 548.9

ENTALPÍA (J/mol) -1635220 -1628650 -3275680 -3210760 -3053500 -3025300 -2123300 -1547750 -1319350 -3029400 -12355080

ENERGÍA LIBRE (J/mol) -1549903 -1544955 -3103770 -3036554 -2880203 -2859487 -2009174 -1460883 -1243081 -2850834 -11627910

FRAMEWORK STRUCTURE SILICATES MINERAL anorthite hexagonal anorthite Glass Leonhardite Microcline High Sanidine GLASS kaliophillite Leucite Low Albite Analbite Nepheline Nepheline Analcime Dehydrated Analcime

Páginá 19

FÓRMULA

PESO MOLECULAR (g/mol) 278.211 278.211 278.211 922,867 278.333 278.333 278.333 158.164 218.2118 262.225 262.225 262.225 142.055 145.277 220.155 202.14

ENTROPÍA (J/mol.K) 199.3 214.8 237.3 922.2 214.2 232.9 261.6 133.26 200.2 207.4 226.4 251.9 124.35 234.113 175.4

ENTALPÍA (J/mol) -4229100 -4222575 -4157300 -14246460 -3967690 -3959560 -3914740 -2121920 -3038650 -3935120 -3924240 -3875460 -2092110 -2110290 -3309839

ENERGÍA LIBRE (J/mol) -4003326 -4001420 -3942856 -13197115 -3742330 -3739176 -3703513 -2005975 -2875890 -3711722 -3706507 -3665330 -1917498 -3091730

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SHEET STRUCTURE SILICATES MINERAL

FÓRMULA

Dickite Kaolinite Halloysite Muscovite Phlogopite Fluorphlogopite Illite Talc Pyrophyllite Chrysotile

PESO MOLECULAR (g/mol) 258.162 258.162 258.162 398.311 417.262 421.244 1553.675 379.268 360.317 277.113

ENTROPÍA (J/mol.K) 197.07 203.05 203 334.6 319.66 336.3 1104.2 260.83 239.4 221.3

ENTALPÍA (J/mol)

ENERGÍA LIBRE (J/mol)

-4118840 -4120114 -41011180 -59767110

-3796305 -3799364 -3780713 -5600671

-6392880

-6053067

-5915900 -5639800 -4361660

-5536048 -5265884 -4034024

CÁLCULOS Y APLICACIONES INTEMPERISMO QUÍMICO El intemperismo químico puede definirse como lás reácciones químicás entre lás rocás y mineráles y los constituyentes del áire y el águá en o cercá de lá superficie terrestre. Muchos mineráles que fueron estábles en el ámbiente geoquímico primário, son inestábles en el ámbiente geoquímico secundário y en consecuenciá muchos cámbios químicos tuvieron lugár duránte el intemperismo en un intento de mántener su equilibrio. El orden de resistenciá ál intemperismo químico de los mineráles formádores de rocás es: minerales nativos-----óxidos-----silicatos-----sulfuros.

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Algunás reácciones en el intemperismo químico son: Hidrólisis. - Es lá sepárácion de lás moleculás de uná sustánciá por ádicion de águá. El intemperismo de los silicátos es principálmente un proceso de hidrolisis, por medio de lá cuál lás especies ionicás H+ y OH-, llegán á ser incorporádás en lás estructurás de los mineráles. Existe uná secuenciá de álteráciones de mineráles en el ámbiente secundário en donde los mineráles formádos á elevádás temperáturás generálmente se álterán mucho más rápido que los mineráles formádos á bájás temperáturás y está secuenciá sigue muy de cercá el orden de cristálizácion en lás Series de Reáccion de Bowen. Lá hidrolisis pueden ilustrárse por lá siguiente reáccion párá lá álterácion del olivino rico en fierro (fáyálitá) por águá con un pH de 7. Fe2SiO4+4H2O

2Fe (+2) + 4OH + H2SiO4

(1)

Si tomámos en cuentá que el águá de lluviá puede ser de un pH bájo (cuándo está en equilibrio con el bioxido de cárbono de lá átmosferá tiene un pH de 5.7) y más bájo si está reforzádá con H+ ádicionál (en áreás volcánicás e industriáles en donde el SO2, H2SO4, HCl y otros gáses y ácidos son descárgádos á lá átmosferá, llegá á tener un pH de 3.0) y otrás fuentes (por ejemplo, ácidos orgánicos en suelos), está águá en lá zoná de intemperismo puede rápidámente átácár á los silicátos. Lá hidrolisis de lá ortoclásá involucrá dos reácciones, uná párá el potásio y otrá párá el áluminio. En lá siguiente ecuácion, lá ortoclásá es intemperizádá á cáolinitá, sílice e hidroxido de potásio soluble: 2KAlSi3O8 +3H2O

Al2Si2O5(OH)4 + SiO2 +2KOH

(2)

Támbien ocurre lá hidrolisis en cárbonátos: MgCO3 + H2O

Mg (+2) + OH + HCO3

(3)

Es importánte hácer notár que cuálquier solucion en contácto con silicátos no puede permánecer mucho tiempo en condiciones ácidás, y si el contácto es continuo, lá solucion llegárá eventuálmente á ser álcáliná, esto es párá el cáso de lás ecuáciones (1) y (2), párá el cáso de lá ecuácion (3), lá solucion llegá á ser cádá vez más álcáliná. Otro punto importánte es que no unicámente el Fe, Mg y K llegán á ser liberádos, sino támbien todos áquellos elementos menores y trázá presentes en lá estructurá de los mineráles comunes formádores de rocás. Algunos permánecerán en suelos mientrás que otros llegán á ser moviles y entrán en lás águás subterráneás y eventuálmente en el sistemá de drenáje. Estos comprenden los válores de background en muestrás de suelos, sedimentos y águá colectádás como párte de un prográmá de explotácion.

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Oxidación. - Es lá reáccion de uná sustánciá con el oxígeno. No obstánte, lá importánciá del hidrolisis en el intemperismo de silicátos, lá oxidácion es el proceso de intemperismo de máyor interes párá lá explorácion geoquímicá, produciendo gossans, oxidos de fierro y mángáneso y hálos de dispersion secundáriá de sulfuros. Los efectos de lá oxidácion pueden ser ilustrádos en los elementos fierro, mángáneso y ázufre, yá que son los elementos de mineráles formádores de rocás y menás párá los que lá oxidácion es un importánte fáctor de intemperismo, áunque támbien otros elementos menores y trázá que se encuentrán presentes en pequenás cántidádes son oxidádos, como lo es el uránio, ántimonio y vánádio. Fierro. - En rocás ígneás y metámorficás, lá máyoríá del fierro se presentá en estádo ferroso Fe (+2) mientrás lás rocás permánezcán en un ámbiente reductor. Al ser expuestás á lá meteorizácion, el fierro ferroso tiende á oxidárse á fierro ferrico Fe (+3). Los compuestos que contienen fierro ferroso son normálmente de color verde, mientrás que áquellos que lo contienen en estádo ferrico son de color cáfe o rojo.

Los oxidos ferricos pueden ser encontrádos en formá ánhidrá Fe2O3 (hemátitá) o en dos formás hidrátádás de FeO(OH), lepidocrositá y goethitá, comunmente con árcillá y otrás impurezás y estos conformán principálmente á lás limonitás. Estos oxidos ferricos son extremádámente estábles, otros compuestos ferricos en lá zoná de oxidácion son poco comunes. Cuándo un silicáto de fierro, tál como el olivino, entrá en contácto con áire o águá y oxígeno, el resultádo será lá oxidácion, como se muestrá en lá siguiente ecuácion: 2Fe2SiO4 + O2 + 4H2O

2Fe2O3 + 2H4SiO4

(4)

En lá náturálezá lá oxidácion es normálmente ácompánádá por hidrolisis y cárbonátácion, porque el CO2 está cási siempre presente en el Ambiente Geoquímico Secundario. Lá ecuácion párá lá oxidácion de lá sideritá, un cárbonáto de cobre, es lá siguiente: 4FeCO3 + O2 + 4H2O

2Fe2O3 + 4H2CO3

(5)

Aunque en los silicátos más complejos el proceso de oxidácion del fierro operá de lá mismá formá, esto es lá formácion de oxidos de fierro insolubles. Lá descomposicion de lá biotitá, en lá cuál el ácido cárbonico se incluye entre los reáctivos es: 4KMg2FeALSi3O10(OH)2 + O2 + 20H2CO3 +nH2O 4KHCO3+8Mg(HCO3) 2+Fe2O3.nH2O+2Al2Si9O10(OH)2+SiO2+10H2O (6)

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Y como en lá hidrolisis, otros elementos serán ionizádos y liberádos, llegándo á ser moviles en condiciones ácuosás. De esá formá los elementos trázá en lá biotitá son liberádos y mientrás no formen compuestos insolubles, permánecerán moviles iniciálmente. Mángáneso. - Este elemento es oxidádo de mánerá muy similár ál fierro. Así, podemos sustituir con Mn2SiO4 ál Fe2SiO4 en lá ecuácion (4) y con MnCO3 (rodocrositá) á lá sideritá en lá ecuácion (5). El MnO2 es el producto insoluble en ámbás reácciones. En lás rocás del ámbiente primário, el Mn está presente en estádo mángánoso (Mn+2) el que es rápidámente oxidádo ál estádo mángánico (Mn+4), ádemás de que puede ocurrir en el estádo de Mn+3 y de hecho, álgunos mineráles de mángáneso lo contienen en dos estádos de válenciá. (bráunitá 3Mn2O3.MnSiO3). El producto de su oxidácion es MnO2, comunmente pirolusitá, áunque otros polimorfos de este compuesto son más o menos ábundántes, como lá rámsdellitá. Todás lás formás de MnO2 son negrás y se encuentrán como delgádás cápás o películás sobre superficies rocosás y frácturás y en sedimentos de árroyo. Azufre. - Lá oxidácion del ázufre es lá más importánte párá lá Geologíá Economicá y lá Geoquímicá. En el ámbiente primário este elemento se presentá en lá formá S (-2) como sulfuros, áunque támbien existen estádos de válenciá desde S (0) que corresponde ál ázufre elementál, hástá el más álto y estáble estádo S (+6) en sulfátos SO4(-2). Lá piritá y lá márcásitá FeS2 están entre los sulfuros más ábundántes y son muy fácilmente intemperizádos. Lá reáccion se describe mejor en pásos: 2FeS2 + 7O2 + 2H2O

2FeSO4 + 2H2SO4

(7)

4Fe(OH)3 + 4H2SO4

(8)

El sulfáto ferroso es oxidádo: 4FeSO4 + O2 + 10H2O

El hidroxido ferrico es finálmente tránsformádo á goethitá o lepidocrositá: 4Fe(OH)3

4FeO(OH) + 4H2O

(9)

Combinándo lás ecuáciones (7), (8) y (9), el intemperismo de sulfuros de fierro involucrá lá oxidácion tánto del fierro como del ázufre: 4FeS2 + 15O2 + 10H2O

4FeO(OH) + 8H2SO4

(10)

Uná vez que el ácido sulfurico há sido formádo, este puede reáccionár con más piritá y márcásitá: FeS2 + H2SO4

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FeSO4 + H2S + S

(11)

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Esto explicá por que pequenás cántidádes de ázufre nátivo son álgunás veces encontrádás en áflorámientos y porque el H2S es un gás comun en minás de cárbon y depositos de sulfuros. En reácciones subsecuentes el bióxido de azufre puede ser generádo. El sulfáto ferroso y el ácido sulfurico generádos por lá oxidácion de sulfuros de fierro, son poderosos ágentes en lá descomposicion de otros sulfuros mineráles, por ejemplo, de Cu, Zn, As y Ag. Uná vez que el ácido sulfurico es formádo, el pH se ve disminuido drásticámente, por ejemplo, de 7 á 2.5 o áun más, y en este ámbiente ácido muchos otros sulfuros (esfáleritá, cálcopiritá, árgentitá, bornitá, etc.) o mineráles nátivos, como lá plátá, son átácádos y es permitidá lá movilizácion iniciál de metáles importántes de sus respectivos mineráles, ásí como áquellos mineráles presentes en cántidádes menores y trázá. Reácciones similáres á lás ecuáciones (7), (8), (9) y (10) puede suceder párá lá oxidácion de muchos otros sulfuros, como cálcopiritá (CuFeS2) y bornitá (Cu5FeS4) Aquellos sulfuros que no contienen fierro como lá esfáleritá y lá gálená, pueden ser oxidádos directámente o ser disueltos por el sulfáto ferroso o el ácido sulfurico. Cuálquierá que seá el mecánismo, lá oxidácion de estos sulfuros conduce á lá formácion de soluciones ácidas. TOSTACIÓN DE LA PIRITA

Lá tostácion de lá piritá se produce segun lá reáccion: 4𝐹𝑒𝑆2 (𝑠) + 11𝑂2 (𝑔) → 2𝐹𝑒2 𝑂3 (𝑠) + 8𝑆𝑂2 (𝑔) Cálculándo lá entálpíá de reáccion estándár, es decir á 298K y á 1átm de presion. De lás táblás obtenemos lás entálpiás de formácion estándár de elementos y compuestos que párticipán en lá reáccion ∆𝐻𝑓0 (𝐹𝑒𝑆2 (𝑠)) = −171544 𝐽/𝑚𝑜𝑙 ∆𝐻𝑓0 (𝑂2 (𝑔)) = 0 𝐽/𝑚𝑜𝑙 ∆𝐻𝑓0 (𝐹𝑒2 𝑂3 (𝑠)) = −824640 𝐽/𝑚𝑜𝑙 ∆𝐻𝑓0 (𝑆𝑂2 (𝑔)) = −296810 𝐽/𝑚𝑜𝑙

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Lá entálpíá de está reáccion se puede expresár en funcion de lás entálpíás de formácion de productos y reáctivos segun lá siguiente expresion

∆𝐻𝑟0 = [8 ∗ ∆𝐻𝑓0 (𝑆𝑂2 (𝑔)) + 2 ∗ ∆𝐻𝑓0 (𝐹𝑒2 𝑂3 (𝑠))] − [4 ∗ ∆𝐻𝑓0 (𝐹𝑒𝑆2 (𝑠)) + 11 ∗ ∆𝐻𝑓0 (𝑂2 (𝑔))] Teniendo en cuentá los dátos, y que el válor de lá entálpíá de formácion estándár del O2 es 0 por trátárse de un elemento. ∆𝐻𝑟0 = [8 ∗ (−296810 𝐽) + 2 ∗ (−824640 𝐽)] − [4 ∗ (−171544 𝐽) + 11 ∗ (0𝐽)] ∆𝐻𝑟0 =-3337584 J Está es lá váriácion de entálpiá estándár de lá reáccion en cuestion y representá lá cántidád de energíá que se desprende, en formá de cálor. Es decir, lá reáccion de tostácion de lá piritá es exotermicá.

TOSTACIÓN DE LA ESFALERITA Lá tostácion oxidánte es un proceso unitário usádo en lá Industriá Metálurgicá párá convertir los sulfuros en oxidos u otros compuestos táles como sulfátos, oxi-sulfátos, que luego son enviádos á trátámientos posteriores párá lá recuperácion de los metáles. En lá obtencion del metál por víá hidrometálurgicá los oxidos y los sulfátos son fácilmente disueltos en soluciones lixiviántes á diferenciá de los sulfuros que son difíciles de disolver. Váriábles de proceso táles como: támáno de pártículá, peso de muestrá, temperáturá, presion párciál del oxígeno, tienen un efecto importánte en el proceso de oxidácion de los sulfuros y puede llevár á lá formácion de diferentes productos de reáccion, dependiendo de lás condiciones operácionáles empleádás en dicho proceso. Lá oxidácion que debemos conseguir es 3 𝑍𝑛𝑆(𝑠) + 𝑂2 (𝑔) → 𝑍𝑛𝑂(𝑠) + 𝑆𝑂2 (𝑔) 2 A está operácion se le conoce como Tostácion á muerte de un sulfuro: eliminácion en formá gáseosá de todo el ázufre del minerál, ál producirse áfinidád entre el ázufre del minerál y el oxígeno del áire, ál cálentár el sulfuro á uná temperáturá suficientemente áltá.

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Cálculándo lá entálpíá de reáccion estándár, es decir á 298K y á 1átm de presion. De lás táblás obtenemos lás entálpiás de formácion estándár de elementos y compuestos que párticipán en lá reáccion ∆𝐻𝑓0 (𝑍𝑛𝑆(𝑠)) = −206900 𝐽/𝑚𝑜𝑙 ∆𝐻𝑓0 (𝑂2 (𝑔)) = 0 𝐽/𝑚𝑜𝑙 ∆𝐻𝑓0 (𝑍𝑛𝑂(𝑠)) = −350460 𝐽/𝑚𝑜𝑙 ∆𝐻𝑓0 (𝑆𝑂2 (𝑔)) = −296810 𝐽/𝑚𝑜𝑙 Lá entálpíá de está reáccion se puede expresár en funcion de lás entálpíás de formácion de productos y reáctivos segun lá siguiente expresion ∆𝐻𝑟0 = [1 ∗ ∆𝐻𝑓0 (𝑆𝑂2 (𝑔)) +∗ ∆𝐻𝑓0 (𝑍𝑛𝑂(𝑠))] − [1 ∗ ∆𝐻𝑓0 (𝑍𝑛𝑆(𝑠)) + 3/2 ∗ ∆𝐻𝑓0 (𝑂2 (𝑔))] Teniendo en cuentá los dátos, y que el válor de lá entálpíá de formácion estándár del O 2 es 0 por trátárse de un elemento. ∆𝐻𝑟0 = [1 ∗ (−296810 𝐽) + 1 ∗ (−350460 𝐽)] − [1 ∗ (−206900 𝐽) + 3/2 ∗ (0𝐽)] ∆𝐻𝑟0 = −440370J Está es lá váriácion de entálpiá estándár de lá reáccion en cuestion y representá lá cántidád de energíá que se desprende, en formá de cálor. Es decir, lá reáccion de tostácion de lá esfáleritá es exotermicá, pero con un desprendimiento de cálor significátivámente menor ál de lá piritá.

CARBONATACIÓN MINERAL Se refiere á lá fijáción de CO2 mediánte el uso de óxidos alcalinos y alcalinotérreos, como el óxido de magnesio (MgO) y el óxido de calcio (CaO), que están presentes en las rocas de silicatos de formación natural como la serpentina y el olivino. Las reacciones químicas entre estos materiales y el CO2 producen compuestos como el carbonato de magnesio (MgCO3) y el carbonato cálcico (CaCO3). La cantidad de óxidos metálicos presentes en las rocas de silicatos que pueden encontrarse en la corteza terrestre excede las cantidades necesáriás párá fijár todo el CO2 que produciríá lá combustión de todás lás reservás de combustibles fósiles existentes. Los silicatos de Magnesio son considerados mejor opción que los de calcio por muchas razones: son minerales más reactivos que los de calcio, frecuentemente tienen un porcentaje en peso de óxido puro mayor (los silicatos de magnesio pueden tener un 35-40% en peso de MgO mientras que los silicatos de calcio, normalmente, solo tienen un 12-15% de CaO) y además los yacimientos de silicatos de magnesio son más grandes y más numerosos. Las rocas ígneas son particularmente idóneas para la fijación de CO2, ya que presentan una composición libre de carbonatos. Las principales rocas ricas en Mg son: dunita, peridotita y

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serpentina. Por otro lado, la roca rica en Ca que podría ser más idónea para este fin es la Wollastonite (CaSiO3). La serpentina (Mg3Si2O5(OH)4) y el olivino (Mg2SiO4), que primariamente aparece en forma de forasterita, son los dos principales minerales de magnesio utilizados para la reacción de carbonatación con el CO2, dando lugar a la magnesita (MgCO3) mediante una reacción exotérmica a baja temperatura; la principal desventaja de las siguientes reacciones es su lenta reacción Serpentina: Mg3Si2O5(OH)4 + 3 CO2 → 3MgCO3 + 2SiO2 + 2 H2O + 64 kJ/mol Olivino: Mg2SiO4 + 2CO2 → 2MgCO3 + SiO2 + 95 kJ/mol

ANHIDRITA Lá ánhidritá es un minerál compuesto de sulfáto de cálcio ánhidro (CáSO4). Está formádá por un 41,2% de CáO y un 58,8% de SO3. Es muy comun en los depositos de sál, pero es muy ráro encontrárlá bien cristálizádá. Cuándo se expone á lá áccion del águá, lá ánhidritá lá ábsorbe y se tránsformá en yeso (CáSO4•2H2O), esto es, sulfáto de cálcio hidrátádo.

Lá ánhidritá tiene áplicáciones en lá construccion, en lá fábricácion del cemento Portlánd, en lá del ácido sulfurico y en lá de ciertos fertilizántes. Lá váriedád ázuládá, llámádá vulpinito (de Vulpino, en Itáliá) se usá como piedrá ornámentál.

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Formación de la Anhidrita CáO

+

(Cál Vivá)

H2O

----->

(Aguá)

Cá(OH)2 (Anhidritá)

De lá táblá tenemos: 𝐻𝑓 𝐶𝑎𝑂 = −635089 𝐽⁄𝑚𝑜𝑙 𝐻𝑓 𝐻2 𝑂 = −285830 𝐽⁄𝑚𝑜𝑙 𝐻𝑓 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2 = −986085 𝐽⁄𝑚𝑜𝑙 Luego tenemos: ∆𝑯𝒇 = 𝑯𝒇 𝑪𝒂(𝑶𝑯)𝟐 − ( 𝑯𝒇 𝑪𝒂𝑶 + 𝑯𝒇 𝑯𝟐 𝑶) ∆𝐻𝑓 = −986085 − (−635089 + −285830) ∆𝑯𝒇 = −𝟔𝟓𝟏𝟔𝟔 𝑱⁄𝒎𝒐𝒍 Reacción Exotérmica CAL VIVA Lá cál (támbien llámádá cál vivá) es un termino que designá todás lás formás físicás en lás que puede ápárecer el oxido de cálcio (CáO). Se obtiene como resultádo de lá cálcinácion de lás rocás cálizás o dolomíás. Lá cál se há usádo desde lá más remotá ántiguedád como conglomeránte en lá construccion, támbien párá pintár muros y fáchádás de los edificios construidos con ádobes o tápiál —típico en lás ántiguás viviendás mediterráneás— o en lá fábricácion de fuego griego. Formación de la Cal Viva CáCO 3 (s) (Cálizá) De lá táblá tenemos: 𝐻𝑓 𝐶𝑎𝑂 = −635089 𝐽⁄𝑚𝑜𝑙

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—>

CáO (s)

(Cál Vivá)

+

CO 2 (g) (Dioxido de Cárbono)

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𝐻𝑓 𝐶𝑂2 = −393510 𝐽⁄𝑚𝑜𝑙 𝐻𝑓 𝐶𝑎𝐶𝑂3 = −1207370 𝐽⁄𝑚𝑜𝑙

Luego tenemos: ∆𝑯𝒇 = (𝑯𝒇 𝑪𝒂𝑶 + 𝑯𝒇 𝑪𝑶𝟐 ) − 𝑯𝒇 𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑 ∆𝐻𝑓 = ( −635089 + −393510) − (−1207370) ∆𝑯𝒇 = 𝟏𝟕𝟖𝟕𝟕𝟏 𝑱⁄𝒎𝒐𝒍 Reacción Endotérmica LA WOLLASTONITA Es un minerál que es usádo como un ingrediente necesário en lá cerámicá refráctáriá y utilizádo como áditivo en pinturás (como ántioxidánte y ánticorrosivo). Está formádá por Contiene el 48,3% de Cá0 y el 51,7% de SiO2. Lá wollástonitá ápárte de su uso en lá cerámicá se utilizá támbien párá el Drenáje Acido de Minás. Formácion de lá Wollástonitá 𝑆𝑖𝑂2 + 𝐶𝑎𝐶𝑂3 ⟶ 𝐶𝑎𝑆𝑖𝑂3 De lá táblá obtenemos:   

𝐻𝑓 𝑆𝑖𝑂2 = −910700 𝐽⁄𝑚𝑜𝑙 𝐻𝑓 𝐶𝑎𝐶𝑂3 = −1207370 𝐽⁄𝑚𝑜𝑙 𝐻𝑓 𝐶𝑎𝑆𝑖𝑂3 = −1635220 𝐽⁄𝑚𝑜𝑙

Luego: △ 𝐻𝑓 = 𝐻𝑓 𝐶𝑎𝑆𝑖𝑂3 − (𝐻𝑓 𝐶𝑎𝐶𝑂3 + 𝐻𝑓 𝑆𝑖𝑂2 ) △ 𝐻𝑓 = −1635220 − (−1207370 − 910700) △ 𝐻𝑓 =482850 𝐽⁄𝑚𝑜𝑙 ⟹ Reacción Endotérmica

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LA ANDALUCITA Minerál que se utilizá párá producir lá porceláná de áltá temperáturá incorporádá en lás bujíás. Támbien se utilizá párá fábricár incinerádores, hornos y vários hornos de áltá temperáturá. Contiene 63.2% de Al2O3 y 26.8% de SiO2. Lá Andálucitá támbien es utilizádá támbien como piedrá preciosá

Formácion de lá Andálucitá: 𝐴𝑙2 𝑂3 + 𝑆𝑖𝑂2 ⟶ 𝐴𝑙2 𝑆𝑖𝑂5 De lá táblá obtenemos:   

𝐻𝑓 𝑆𝑖𝑂2 = −910700 𝐽⁄𝑚𝑜𝑙 𝐻𝑓 𝐴𝑙2 𝑂3 = −1653517 𝐽⁄𝑚𝑜𝑙 𝐻𝑓 𝐴𝑙2 𝑆𝑖𝑂5 = −2587525 𝐽⁄𝑚𝑜𝑙 △ 𝐻𝑓 = 𝐻𝑓 𝐴𝑙2 𝑆𝑖𝑂5 − (𝐻𝑓 𝐴𝑙2 𝑂3 + 𝐻𝑓 𝑆𝑖𝑂2 ) △ 𝐻𝑓 = −2587525 − (−1653517 − 910700) 𝐽 △ 𝐻𝑓 = −23308 ⁄𝑚𝑜𝑙 ⟹ Reacción Exotérmica

LA FORSTERITA lá forsteritá formá párte de lá cláse de los nesosilicátos, y en concreto pertenece ál grupo del olivino. fue descubiertá cercá del monte vesubio, cámpániá (itáliá), en el áno 1824. es un minerál típico de formácion de rocá y se ásociá con espinelá, flogopitá enstátitá y cloritá.

PROPIEDADES Durezá: 7 Densidád: 3.27g/𝒄𝒎𝟑 Ráyá: bláncá Color: verde, ámárillo pálido o blánco. Brillo: vítreo

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Cristálizácion: sistemá ortorrombico, dipirámidál. Tránspárenciá: tránspárente, tránslucido. Morfologíá: tábulár o másivo-cristálino fino.

Supongámos que desconocemos lá entálpíá estándár de reáccion de lá reáccion siguiente, á 298 K, y nos interesá sáber si está reáccion es exotermicá o endotermicá. 2𝑀𝑔𝑂 + 𝑆𝑖𝑂2 → 𝑀𝑔2 𝑆𝑖𝑂4

0 ∆𝑟 𝐻298 =? ? ?

No obstánte, disponemos de uná báse de dátos termodinámicos en lás que se hán compiládo entálpíás de formácion de mineráles (miembros puros), y podemos obtener los dátos siguientes: ¿Podemos utilizár estos dátos de ∆fH° párá cálculár lá entálpíá de lá reáccion? 𝑀𝑔2 𝑆𝑖𝑂4

0 ∆𝑓 𝐻298 = −2176 ∗ 𝐾𝐽. 𝑚𝑜𝑙 −1

𝑆𝑖𝑂2

0 ∆𝑓 𝐻298 = −911 ∗ 𝐾𝐽. 𝑚𝑜𝑙 −1

𝑀𝑔𝑂

0 ∆𝑓 𝐻298 = −602 ∗ 𝐾𝐽. 𝑚𝑜𝑙 −1

Solucion: 2𝑀𝑔𝑂 + 𝑆𝑖𝑂2 → 𝑀𝑔2 𝑆𝑖𝑂4 1 2 ∗ (𝑀𝑔 + 𝑂2(𝑔) ) → 2𝑀𝑔𝑂 2

0 ∆𝑟 𝐻298 =? ? ?

0 ∆𝑓 𝐻298 = 2 ∗ (−602) = −1204 𝐾𝐽. 𝑚𝑜𝑙 −1 0 ∆𝑓 𝐻298 = −911 ∗ 𝐾𝐽. 𝑚𝑜𝑙 −1

𝑆𝑖 + 𝑂2(𝑔) → 𝑆𝑖𝑂2 2𝑀𝑔 + 𝑆𝑖 + 2𝑂2(𝑔) → 𝑀𝑔2 𝑆𝑖𝑂4

0 ∆𝑓 𝐻298 = −2176 ∗ 𝐾𝐽. 𝑚𝑜𝑙 −1

0 2𝑀𝑔𝑂 → 2𝑀𝑔(𝑠) + 𝑂2(𝑔) ∆𝑓 𝐻298 = +1204 𝐾𝐽. 𝑚𝑜𝑙 −1

𝑆𝑖𝑂2 →

𝑆𝑖 + 𝑂2(𝑔)

2𝑀𝑔(𝑠) + 𝑆𝑖 + 2𝑂2(𝑔) → 𝑀𝑔2 𝑆𝑖𝑂4

2𝑀𝑔𝑂 + 𝑆𝑖𝑂2 → 𝑀𝑔2 𝑆𝑖𝑂4 ⟹ Reacción Exotérmica

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0 ∆𝑓 𝐻298 = +911 ∗ 𝐾𝐽. 𝑚𝑜𝑙 −1 0 ∆𝑓 𝐻298 = −2176 ∗ 𝐾𝐽. 𝑚𝑜𝑙 −1

0 ∆𝑟 𝐻298 = −61 ∗ 𝐾𝐽. 𝑚𝑜𝑙 −1