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Rocas y minerales

Hasta ahora hemos hablado de “materiales terrestres”. Cuando se piensa en “materiales geológicos”, ¿qué es lo primero que nos viene a la cabeza?, ¿una montaña?, ¿una piedra? Aunque no lo parezca, estamos rodeados de estos materiales, están más cerca de nosotros y nosotras de lo que pensamos. Podemos encontrarlos en las calles, en la construcciones, en el paisaje e incluso en nuestro propio hogar.

Estos materiales no son más que elementos y compuestos químicos que se organizan formando estructuras. Un mineral es un material que se caracteriza por una composición química y estructura determinadas. 

Clase de ciencias
pxhere. Clase de ciencias (Dominio público)

Los minerales, con algunas excepciones, no se encuentran aislados, sino que, por la acción de procesos geológicos, se agrupan en estructuras más complejas a las que llamamos rocas. Las rocas están formadas por minerales. Las hay formadas por un solo mineral e incluso por restos de seres vivos. Las rocas, al igual que el átomo en Química o la célula en Biología, son la unidad de estudio fundamental en Geología, porque, investigando cómo se formaron, nos dan información sobre la historia de la tierra.

Los materiales geológicos son tan variados (se calculan unos 5.600 minerales diferentes) que, al igual que hacemos con los seres vivos, necesitamos clasificarlos con criterios científicos para poder diferenciarlos y reconocerlos. Los minerales se clasifican por sus propiedades químicas y físicas. Las rocas, sin embargo, por el proceso geológico que las ha formado. 

En esta tarea vamos a descubrir cuánta materia rocosa hay a nuestro alrededor. Luego, iremos al laboratorio para investigar algunos minerales que forman parte de las rocas más conocidas y frecuentes en nuestro entorno. Aprovecharemos también la ocasión para "filosofar" un poco sobre la ciencia.

Tarea: Rocas y más rocas

Duración:
0,5 horas
Agrupamiento:
Grupos de cuatro

Puede parecer que no, pero estamos rodeados de materiales rocosos. Podemos encontrarlos en las calles, en la construcciones, en el paisaje e incluso en nuestro propio hogar. 

Vamos a comprobarlo, trabajando en grupos, con esta actividad inicial. ¡Seguro que nos sorprenderá!

  1. Hacemos una lluvia de ideas en clase durante unos minutos. ¿Dónde nos parece que hay materiales rocosos? Nuestro profesor/a irá anotando las ideas que vayamos poniendo en alguna aplicación web para interactuar como, por ejemplo, Mentimeter (Tutorial de EducaTIC), Google Docs (Ayuda de Google), o Google Jamboard (Ayuda de Google)
  2. Después, veremos el siguiente vídeo. Mientras lo hacemos, cada uno/a irá escribiendo en la tabla algunos de los objetos que ve y en qué apartado le corresponde. 
  3. Por último, en grupo, ponemos en común lo escrito y aportamos más ideas.
Pilar Etxebarria. Rocas y más rocas (Licencia estándar de YouTube)
Objeto Hogar, objetos cotidianos Arte, decoración Construcción Energía Paisaje, relieve Otros
Estatua
  X
       
...          
  •  ¿Hay algo que nos haya sorprendido?
  • ¿Podemos mencionar algún objeto más donde se emplean materiales rocosos?
  • ¿Qué conclusión obtenemos?

Tarea: Propiedades de los minerales

Duración:
1,5 horas
Agrupamiento:
Grupos de cuatro

Como hemos indicado, los minerales se clasifican según sus propiedades físicas o químicas. Existen muchos criterios para hacer una clasificación científica exhaustiva, por lo que vamos a trabajar con las más comunes. De esta forma también, conoceremos algunos minerales muy habituales y que tienen muchos usos en la vida cotidiana.

Antes de empezar a clasificar los minerales en el laboratorio, nos disponemos en grupos de cuatro. Como trabajaremos con tablas y claves, lo primero que haremos es leer en grupo detenidamente los siguientes criterios durante unos minutos :

  • Forma exterior: si un mineral no tiene una forma concreta se dice que es “amorfo”. Si tiene forma poliédrica, “cristal”. A veces, los cristales solo se pueden observar con una lupa.
  • Color: el color depende de la luz que refleja cada mineral. 
  • Brillo: depende también del reflejo de la luz. Puede ser metálico, como el que tienen algunos minerales de hierro o no metálico, como el del talco.
  • Dureza: es la resistencia a ser rayado. Existe una escala de dureza, conocida como la “escala de Mohs”. Más o menos:
    • si se raya con la uña: grado de dureza 2
    • con una moneda: 3
    • con un vidrio: 5
    • si no se raya fácilmente: 6
  • Exfoliación: que un mineral presente exfoliación quiere decir que puede separarse en láminas.
  • Magnetismo: si es atraído por un imán. 
  • Reacción con HCl: los minerales que contienen carbonato cálcico reaccionan con el ácido clorhídrico, produciendo burbujas.
  • Densidad: relación entre masa y volumen. Para conocer la densidad de un mineral, como cualquier otro sólido, primero tenemos que pesarlo en una balanza para saber su masa y después introducirlo en una probeta con agua, midiendo el volumen que desplaza. Por último calcular su densidad. En este vídeo la profesora Diana Torres lo explica muy bien: determinación de la densidad de una piedra. Se consideran:
    • minerales ligeros con densidades inferiores a 2,5 g/cm3
    • normales entre 2,5 y 4 g/cm3
    • pesados, los superiores a 4 g/cm3.
Diana Torres. Determinación de la densidad en un sólido irregular. (Licencia estándar de YouTube)

Ahora ya estamos preparados para diferenciar y clasificar algunas muestras de minerales en el laboratorio. Necesitamos:

Materiales

Minerales

  • Muestras de minerales de laboratorio
  • Lupa
  • Vidrio (portaobjetos)
  • Moneda o clip metálico
  • Imán
  • Probeta
  • Balanza
  • Cuentagotas
  • Agua
  • HCL 
  • Ficha de identificación
  • Dispositivo móvil con acceso a Internet
  • Pirita
  • Magnetita
  • Yeso
  • Calcita
  • Mica moscovita
  • Azufre
  • Talco
  • Halita
  • Ortosa
  • Cuarzo

Procedimiento:

  1. Cada grupo dispondrá de una bandeja con 10 muestras de minerales, el material de laboratorio, la clave (en A3) y una ficha de recogida de información para apuntar las propiedades.
  2. Primero investigamos las propiedades de cada mineral haciendo pruebas y vamos apuntando los resultados en esta ficha. La última casilla, “usos” la haremos en conjunto.
  3. Nuestro profesor/a asignará a cada grupo dos de los minerales para investigar su utilidad por Internet y rellenarla.
    • Grupo 1: pirita y magnetita
    • Grupo 2: yeso y mica
    • Grupo 3: talco y azufre
    • Grupo 4: halita y ortosa
    • Grupo 5: calcita y cuarzo
  4. Una vez identificados todos los minerales, reorganizamos los grupos, de forma que un miembro de cada grupo se reunirá con los de los otros grupos y, entre todos y todas, comprobaremos nuestros resultados. Además, con la información investigada por cada grupo, completamos las casillas de “usos” de la tabla.
Mineral Forma Color Brillo Dureza Exfoliación Densidad Magnetismo Reacción con HCL Usos
Pirita

Magnetita

Yeso

Calcita

Mica moscovita

Azufre

Talco

Halita

Ortosa

Cuarzo

Tarea: Clasificamos los minerales

Duración:
1 hora
Agrupamiento:
Grupos de cuatro

Ahora empleamos los mismos minerales para clasificarlos. Para ello, usaremos una clave dicotómica en A3 que nos dará nuestro docente y un dispositivo con cámara para sacar una foto cuando acabemos.

Clasificamos los minerales con la clave (pdf - 34133 B) y, según lo vayamos haciendo, los vamos disponemos en la propia hoja A3.

Para finalizar, cada grupo entregará un informe con la ficha de las propiedades y la foto de la clasificación a nuestro profesor/a.

Clave de clasificación:

Claves de clasificación de minerales
Pilar Etxebarria y Elvira González. Claves de clasificación de minerales (Dominio público)

Tarea: Una noticia para entender la construcción del conocimiento científico.

Duración:
1 hora
Agrupamiento:
Parejas / grupos / grupo clase

¿Cuándo se han descubierto todos estos minerales?, ¿quién les ha puesto nombre? Vamos a aprovechar una lectura sobre el descubrimiento de un mineral para ver cómo se trabaja en ciencia. Porque tener educación científica, no es sólo conocer “ciencia” o “hacer ciencia”, sino también comprender “la naturaleza de la ciencia”.

Ciencia
pxhere. Ciencia (Dominio público)

Vamos a aprovechar el descubrimiento de un mineral para profundizar sobre este último tema.

1.-Lectura

Leemos por parejas el siguiente texto, adaptado del artículo de Sarah Romero en la revista Muy interesante del 04/12/2022: Un mineral que proviene directamente del manto inferior de la tierra.

Un mineral que proviene directamente del manto inferior de la Tierra

Proveniente de la región entre el núcleo y la corteza terrestre, el mineral denominado davemaoita (perovskita de silicato de calcio -CaSiO3-), en honor al geofísico chino-estadounidense Ho-Kwang Mao , representa toda una sorpresa, ya que nadie ha recuperado con éxito este compuesto de alta presión del manto inferior antes.

En su trabajo, publicado en la revista Science, un equipo de geólogos estadounidenses afirma haber encontrado este mineral atrapado como una inclusión dentro de un diamante procedente de Botswana, África, que se formó a alta presión y temperatura a más de 660 kilómetros por debajo de la superficie de la Tierra. Este mineral se encuentra entre los más importantes del manto inferior, porque concentra elementos que constituyen una importante contribución al calor del manto terrestre.

Nunca antes se había observado perovskita de CaSiO3 en la naturaleza, ya que generalmente se desintegra cuando se retira de su entorno de alta presión. El único otro mineral de silicato en fase de alta presión confirmado en la naturaleza, la bridgmanita, se encontró dentro de un meteorito altamente impactado.

El descubrimiento de davemaoita inspira la esperanza de encontrar otras fases minerales difíciles de alta presión en la naturaleza. Ser capaz de obtener muestras más directas del manto inferior inaccesible llenaría nuestro vacío de conocimiento sobre la composición química y la variabilidad de las profundidades de nuestro planeta.
 

2.-Pensamos y debatimos

Nos reunimos en grupos de cuatro. Vamos a indicar si estamos de acuerdo o desacuerdo con las siguientes afirmaciones. Después las pondremos en común y debatiremos en el grupo clase. 

Indicamos en una escala de 0 a 5 nuestro grado de acuerdo o desacuerdo con cada una de estas afirmaciones (0 nada de acuerdo, 5 totalmente de acuerdo) y justificamos nuestra respuesta: 

¿Qué nos sugiere este artículo sobre la construcción del conocimiento científico?

Afirmaciones Puntuación (0-5) Justificación
El conocimiento, especialmente el conocimiento científico, progresa a través de conjeturas, de probar diferentes soluciones para los problemas.
   
El conocimiento científico se puede entender como una especie de construcción. Los nuevos descubrimientos son como ladrillos que van haciendo crecer el edificio.    
El conocimiento científico se basa en la observación de la realidad, en la elaboración de hipótesis y su comprobación, en la recogida de datos, en el análisis de los resultados y formulación de conclusiones.     
Una de las bases del progreso científico es que las nuevas investigaciones se basan en el conocimiento que ya existe, de forma que siempre se va construyendo a partir de  lo que ya se sabe.    
 Cuando las investigaciones científicas se hacen correctamente, los científicos y científicas descubren conocimiento que no cambiará en los años futuros.    

Propuestas de ampliación

1.-Ahora que ya sabemos clasificar minerales in situ, podemos intentarlo con las claves dicotómicas virtuales de la profesora Belén Maestra: Clave dicotómica de minerales (1) o esta otra de Paloma Román: Clave dicotómica de minerales(2)




2.- Si te gustan los minerales, puedes empezar a coleccionarlos. Un buen recurso es acudir a una de las muchas ferias que se organizan o formar parte de un grupo que haga salidas geológicas. Si no, también puedes hacer una colección virtual. Hay muchas páginas web con fotografías, como:

Evaluación y reflexión

Una vez que hemos finalizado la tarea, es un buen momento para reflexionar en nuestro diario de aprendizaje. Algunas cuestiones que nos podemos preguntar pueden ser:

  • ¿Qué he aprendido?
  • ¿Qué me ha sorprendido más de todo el proceso? ¿Por qué?
  • ¿He cambiado alguna idea previa? ¿Cuál?
  • ¿Qué me ha resultado más difícil? ¿Por qué?

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