Les minéraux

Que sont les minéraux?



Les minéraux sont le fondement des industries de la construction, de la fabrication et de l'agriculture.


Rhodochrosite: Spécimen de rhodochrosite de la mine Sunnyside, comté de San Juan, Colorado. La rhodochrosite est un minéral de carbonate de manganèse (MnCO3) qui est utilisé comme minerai de manganèse et est également taillé comme pierre précieuse. Image USGS.

Nous utilisons des minéraux tous les jours!

Chaque personne utilise quotidiennement des produits à base de minéraux. Le sel que nous ajoutons à nos aliments est l'halite minéral. Les comprimés antiacides sont fabriqués à partir de la calcite minérale.

Il faut de nombreux minéraux pour faire quelque chose d'aussi simple qu'un crayon en bois. Le "plomb" est fait de graphite et de minéraux argileux, la fanfare est en cuivre et en zinc, et la peinture qui le colore contient des pigments et des charges à base d'une variété de minéraux. Un téléphone portable est fabriqué à partir de dizaines de minéraux différents provenant de mines à travers le monde.

Les voitures que nous conduisons, les routes que nous parcourons, les bâtiments dans lesquels nous vivons et les engrais utilisés pour produire notre nourriture sont tous fabriqués à partir de minéraux. Aux États-Unis, environ trois mille milliards de tonnes de produits minéraux sont consommés chaque année pour soutenir le niveau de vie de 300 millions de citoyens. Cela représente une dizaine de tonnes de matières minérales consommées par personne et par an.

Articles courants à base de minéraux: La plupart des choses que nous utilisons dans notre vie quotidienne sont fabriquées à partir de minéraux ou produites à l'aide de produits minéraux. Les comprimés antiacides sont fabriqués à partir de calcite, le sel de table est de l'halite broyée, plusieurs minéraux sont utilisés pour fabriquer un crayon en bois et des dizaines de minéraux de nombreux pays différents sont utilisés pour fabriquer un téléphone portable.

Le saviez-vous? Le «m» blanc sur un morceau de bonbon de M&M est un pigment d'oxyde de titane, probablement produit à partir du rutile minéral.

Structure de l'halite minéral: Le "halite" minéral a une composition chimique de NaCl. Cela signifie qu'il contient un nombre égal d'atomes de sodium et de chlorure. Dans ce cas, ce sont des atomes chargés électriquement, appelés ions. Ces ions sont disposés selon un motif cubique qui se répète dans toutes les directions. Les petits ions sodium sont positionnés entre les plus grands ions chlorure.

Que sont les minéraux?

Pour répondre à la définition de «minéral» utilisée par la plupart des géologues, une substance doit répondre à cinq exigences:

  • d'origine naturelle
  • inorganique
  • solide
  • composition chimique définie
  • structure interne ordonnée

"Naturellement" signifie que les gens ne l'ont pas fait. L'acier n'est pas un minéral car c'est un alliage produit par l'homme. "Inorganique" signifie que la substance n'est pas produite par un organisme. Le bois et les perles sont fabriqués par des organismes et ne sont donc pas des minéraux. "Solide" signifie qu'il ne s'agit ni d'un liquide ni d'un gaz à température et pression standard.

«Composition chimique définie» signifie que toutes les occurrences de ce minéral ont une composition chimique qui varie dans une plage limitée spécifique. Par exemple: l'halite minéral (appelé "sel gemme" lorsqu'il est extrait) a une composition chimique de NaCl. Il est composé d'un nombre égal d'atomes de sodium et de chlore.

"Structure interne ordonnée" signifie que les atomes d'un minéral sont disposés selon un schéma systématique et répétitif. La structure de l'halite minéral est indiquée dans l'illustration de cette page. L'halite est composée d'un rapport égal d'atomes de sodium et de chlore disposés en cubes.

Le saviez-vous? Bien que l'eau liquide ne soit pas un minéral, c'est un minéral lorsqu'elle gèle. La glace est un solide inorganique d'origine naturelle avec une composition chimique définie et une structure interne ordonnée. Apprendre encore plus.

Le mot "minéral"

Le mot «minéral» est utilisé de différentes manières. La définition donnée ci-dessus est une définition formelle préférée par les géologues.

Le mot a également une signification nutritionnelle. Il est utilisé en référence aux nombreux produits chimiques inorganiques dont les organismes ont besoin pour se développer, réparer les tissus, métaboliser et effectuer d'autres processus corporels. Les nutriments minéraux pour le corps humain comprennent: le fer, le calcium, le cuivre, le soufre, le phosphore, le magnésium et bien d'autres.

Une utilisation archaïque du mot «minéral» vient de la taxonomie linnéenne dans laquelle toutes choses peuvent être attribuées aux règnes animal, végétal et minéral.

Le mot «minéral» est également utilisé de manière incohérente en géologie. Dans les mines, tout ce qui provient du sol et est utilisé par l'homme est considéré comme une «marchandise minérale» ou une «matière minérale». Il s'agit notamment de: la pierre concassée, qui est un produit manufacturé fabriqué à partir de roches concassées; la chaux, qui est un produit manufacturé fabriqué à partir de calcaire ou de marbre (tous deux composés de calcite minérale); charbon organique; le pétrole et le gaz qui sont des fluides organiques; des roches comme le granit qui sont des mélanges de minéraux; et des roches telles que l'obsidienne qui n'ont pas une composition définie et une structure interne ordonnée.

Minéraux dans les roches: La plupart des roches sont des agrégats de minéraux. Cette roche, une pegmatite granitique, est un mélange de grains minéraux. Il contient de l'orthoclase rose, du quartz laiteux, de la hornblende noire et de la biotite noire.

Produits minéraux dans l'industrie


Consommation de produits minéraux aux États-Unis en 2010
Produit minéralDes millions de tonnes métriques
Pierre concassée1,200.0
Sable et gravier786.1
Sel55.8
Minerai de fer48.0
Roche de phosphate30.5
Gypse22.5
Argiles21.3
Pierre de dimension14.0
Citron vert18.5
Soufre11.30
Bauxite8.4
Potasse5.6
Carbonate de sodium5.2
Barytine2.66
Cuivre1.74
Conduire1.40
Les valeurs ci-dessus sont des estimations de la consommation de produits minéraux provenant de la United States Geological Survey. De nombreux autres produits pourraient être ajoutés à ce tableau.

L'industrie de la construction est le plus grand consommateur de produits minéraux. La pierre concassée est utilisée pour les fondations, la base des routes, le béton et le drainage. Le sable et le gravier sont utilisés dans le béton et les fondations. Les argiles sont utilisées pour fabriquer du ciment, des briques et des carreaux. Le minerai de fer est utilisé pour fabriquer des barres d'armature, des poutres en acier, des clous et des fils. Le gypse est utilisé pour fabriquer des cloisons sèches. La pierre dimensionnelle est utilisée pour le parement, la bordure, le revêtement de sol, les marches d'escalier et d'autres travaux architecturaux. Ce ne sont là que quelques-unes des nombreuses utilisations de ces produits dans la construction.

En agriculture, la roche phosphatée et la potasse sont utilisées pour fabriquer des engrais. La chaux est utilisée comme traitement de sol neutralisant les acides. Des nutriments minéraux sont ajoutés aux aliments pour animaux.

L'industrie chimique utilise de grandes quantités de sel, de chaux et de carbonate de sodium. De grandes quantités de métaux, d'argile et de charges / extenseurs minéraux sont utilisées dans la fabrication.

Échelle de dureté Mohs est un ensemble de minéraux de référence utilisés pour les tests de dureté en classe. La détermination de la dureté d'un minéral est l'un des tests les plus importants utilisés pour l'identification des minéraux.

La meilleure façon d'en apprendre davantage sur les minéraux est d'étudier avec une collection de petits spécimens que vous pouvez manipuler, examiner et observer leurs propriétés. Des collections minérales peu coûteuses sont disponibles dans la boutique Geology.com.

Le test acide: Les géologues utilisent de l'acide chlorhydrique dilué pour identifier les minéraux carbonatés. Les minéraux carbonatés seront effervescents avec différents niveaux de vigueur au contact de l'acide.

Propriétés physiques des minéraux

Il existe environ 4000 minéraux différents, et chacun de ces minéraux possède un ensemble unique de propriétés physiques. Ceux-ci incluent: couleur, strie, dureté, lustre, diaphaneité, gravité spécifique, clivage, fracture, magnétisme, solubilité et bien d'autres. Ces propriétés physiques sont utiles pour identifier les minéraux. Cependant, ils sont beaucoup plus importants pour déterminer les utilisations industrielles potentielles du minéral. Prenons quelques exemples.

Le talc minéral, lorsqu'il est broyé en poudre, est parfaitement adapté pour une utilisation comme poudre pour les pieds. C'est une poudre douce et glissante qui ne causera pas d'abrasion. Il a la capacité d'absorber l'humidité, les huiles et les odeurs. Il adhère à la peau et produit un effet astringent - mais il se lave facilement. Aucun autre minéral ne possède un ensemble de propriétés physiques aussi appropriées à cet effet.

L'halite minérale, lorsqu'elle est broyée en petits grains, convient parfaitement pour aromatiser les aliments. Il a un goût salé que la plupart des gens trouvent agréable. Il se dissout rapidement et facilement, permettant à sa saveur de se propager à travers les aliments. Il est doux, donc si certains ne se dissolvent pas, il n'endommagera pas vos dents. Aucun autre minéral n'a de propriétés physiques mieux adaptées à cet usage.

L'or minéral est parfaitement adapté à une utilisation dans les bijoux. Il peut être facilement façonné en un bijou personnalisé par un artisan. Il a une couleur jaune agréable que la plupart des gens apprécient. Il a un éclat brillant qui ne ternit pas. Sa densité élevée lui confère un joli "poids" qui est préféré par la plupart des gens par rapport aux métaux plus légers. D'autres métaux peuvent être utilisés pour fabriquer des bijoux, mais ces propriétés font de l'or un favori écrasant. (Certaines personnes pourraient ajouter que la rareté et la valeur de l'or sont deux propriétés supplémentaires qui le rendent souhaitable pour les bijoux. Cependant, la rareté n'est pas une propriété, et sa valeur est déterminée par l'offre et la demande.)

Saphir étoilé: Un cabochon bleu foncé saphir étoilé de 8 mm x 6 mm de Thaïlande. Les inclusions de rutile dans la pierre s'alignent avec l'axe cristallographique du corindon pour produire l'étoile - qui n'est clairement visible et centrée que lorsque le dos de la pierre est coupé à 90 degrés par rapport à l'axe C du cristal. Cette pierre a été traitée thermiquement pour assombrir la pierre et améliorer la visibilité de l'étoile.

Informations minérales
1 Minéraux sur Geology.com: Liens vers du contenu sur les minéraux sur le site geology.com.
2 Informations minérales USGS: Liens vers des informations sur les minéraux sur le site Web du United States Geological Survey.
3 Études géologiques nationales et d'État: Liens vers des sites Web d'études géologiques, dont la plupart contiennent des informations sur les minéraux trouvés et produits à leur emplacement.
4 Programme des ressources minérales de l'USGS: La seule source fédérale d'information scientifique sur le potentiel minéral, la production, la consommation et les effets environnementaux.
5 La base de données des minéraux et des localités: La plus grande base de données et site de référence en minéralogie sur Internet.

Importance des propriétés physiques

Les principales caractéristiques d'un minéral qui déterminent ses propriétés physiques sont sa composition et la force des liaisons dans sa structure interne ordonnée. Voici quelques exemples:

La galène, un sulfure de plomb, a une gravité spécifique beaucoup plus élevée que la bauxite, un hydroxyde d'aluminium. Cette différence est due à leur composition. Le plomb est beaucoup plus lourd que l'aluminium.

Le diamant et le graphite sont tous deux constitués de carbone pur. Le diamant est le minéral naturel le plus dur, et le graphite est l'un des plus doux. Cette différence se produit en raison des types de liaisons reliant les atomes de carbone dans leurs structures minérales. Chaque atome de carbone dans le diamant est lié à quatre autres atomes de carbone avec de fortes liaisons covalentes. Le graphite a une structure en feuille dans laquelle les atomes à l'intérieur des feuilles sont liés les uns aux autres par de fortes liaisons covalentes, mais les liaisons entre les feuilles sont de faibles liaisons électriques. Lorsque le graphite est rayé, les liaisons faibles échouent facilement, ce qui en fait un minéral doux.

Le rubis et le saphir sont des variations de couleur du corindon minéral. Ces différences de couleur sont causées par la composition. Lorsque le corindon contient des traces de chrome, il présente la couleur rouge d'un rubis. Cependant, lorsqu'il contient des traces de fer ou de titane, il présente la couleur bleue du saphir. Si, au moment de la cristallisation, suffisamment de titane est présent pour former de minuscules cristaux de rutile minéral, un saphir étoilé peut se former. Cela se produit lorsque de minuscules cristaux de rutile s'alignent systématiquement dans la structure cristalline du corindon pour lui donner un éclat soyeux qui pourrait produire une "étoile" qui s'aligne sur l'axe cristallographique principal (voir photo).