Geoquímica y Mineralogía

TÍTULO DE LA ASIGNATURA
GUÍA DE LA
ASIGNATURA DE
GRADO
2010/2011
GEOQUÍMICA Y MINERALOGÍA
1. Identificación
Identificación de la Asignatura
Asignatura: Geoquímica y Mineralogía
Titulación: Grado en Química
Materia: Geología
Código:
1621
Curso: 1º
Grupos: 1
Tipo: Troncal
Modalidad: (de formación básica, optativa…) De formación básica
Coordinador: Rafael Arana Castillo
Créditos ECTS de la asignatura: 6
Número de horas por crédito ECTS: 25 horas.
Estimación del volumen de trabajo del alumno (horas): 150 horas
Duración: (anual, 1º o 2º cuatrimestre), 2º Cuatrimestre
Idiomas en los que se imparte: Castellano
Equipo docente
Coordinador: Rafael Arana Castillo
NOMBRE DEL COORDINADOR
Área: Cristalografía y Mineralogía
Departamento: Química Agrícola, Geología y Edafología
Categoría profesional: Catedrático de Universidad
E-mail: [email protected]
Páginas Web:
El profesor está adscrito a las tutorías electrónicas.
No
Horario de atención al alumnado:
PERIODO(1)
DIA
HORA INICIO
HORA FIN
TELÉFONO Y UBICACIÓN
1º
Cuatrimestre
L, M, X
17h
20 h
868887444, despacho 304, Departamento
de Química Agrícola, Geología y
Edafología
1
2º
Cuatrimestre
L, M, X
17h
20 h
868887444, despacho 304, Departamento
de Química Agrícola, Geología y
Edafología
(1) Anual 1º o 2º cuatrimestre
GRUPO 1:
NOMBRE DEL PROFESOR: Rafael Arana Castillo
Área: Cristalografía y Mineralogía
Departamento: Química Agrícola, Geología y Edafología
Categoría profesional: Catedrático de Universidad
E-mail: [email protected]
Páginas Web:
El profesor está adscrito a las tutorías electrónicas.
No
Horario de atención al alumnado:
PERIODO(1)
DIA
HORA INICIO
HORA FIN
TELÉFONO Y UBICACIÓN
1º
Cuatrimestre
L, M, X
17h
20 h
868887444, despacho 304, Departamento
de Química Agrícola, Geología y
Edafología
2º
Cuatrimestre
L, M, X
17h
20 h
868887444, despacho 304, Departamento
de Química Agrícola, Geología y
Edafología
NOMBRE DEL PROFESOR: Carmen Pérez Sirvent
Área: Cristalografía y Mineralogía
Departamento: Química Agrícola, Geología y Edafología
Categoría profesional: Profesora Titular de Universidad
E-mail: [email protected]
Páginas Web:
El profesor está adscrito a las tutorías electrónicas.
Horario de atención al alumnado:
2
PERIODO
DIA
HORA INICIO
HORA FIN
Primer cuatrimestre
Martes
10 h
16 h
13 h
17 h
Jueves
10 h
12 h
Martes
10 h
16 h
13 h
17 h
Jueves
10 h
12 h
Segundo cuatrimestre
TELÉFONO Y UBICACIÓN
868887449, Depto. De Química Agrícola, Geología y
Edafología
868887449, Depto. De Química Agrícola, Geología y
Edafología
868887449, Depto. De Química Agrícola, Geología y
Edafología
868887449, Depto. De Química Agrícola, Geología y
Edafología
2. Presentación (de la asignatura)
La asignatura comienza con una introducción de la Geología, principales ramas y
métodos de estudio que utiliza así como un análisis de la relación de la Geoquímica,
Mineralogía y Petrología con la Química.
A continuación se estudia la simetría de la materia cristalina, puntual y espacial, los
grupos planos y espaciales, y su relación con las estructuras cristalinas. Se estudian las
principales estructuras en relación con el tipo de enlace predominante que presentan. Se
describen también las principales estructuras paracristalinas (cristales líquidos,
polímeros y vidrios).
Se estudian los fundamentos de la difracción de los rayos X y el método de polvo como
técnica muy empleada en el estudio de estructuras cristalinas y de identificación
mineralógica. Otra técnica estudiada es la microscopía de polarización.
Se dedican unos temas al estudio del concepto y clasificación de los minerales, así como
de los principales procesos de formación. Se describen los principales minerales no
silicatados y silicatados.
En el bloque de Geoquímica se conocerán las principales teorías sobre la formación del
Universo para profundizar en el estudio de la Tierra, características más relevantes,
estructura interna y dinámica terrestre. Se dedican unos temas a la geoquímica isotópica
y al estudio de los principales ciclos geoquímicos.
2. Condiciones de acceso a la asignatura
Los propios del acceso al Título de Grado en Química, aunque es ventajoso para el alumno tener
nociones básicas de Geología, Química y Física, y haber cursado la asignatura de Ciencias de la Tierra
en el Bachillerato.
Incompatibilidades:
3
Ninguna.
Requisitos:
Los exigidos para la entrada a la Universidad.
Recomendaciones:
Es recomendable haber cursado la asignatura de Geología en el Bachillerato.
Otras observaciones: Ninguna
3. Competencias
Competencias genéricas y transversales de la UMU:
1. UMU. (3) Ser capaz de expresarse correctamente en lengua castellana en su
ámbito disciplinar.
3. UMU. (3) Ser capaz de gestionar la información y el conocimiento en su
ámbito disciplinar, incluyendo saber utilizar como usuario las herramientas
básicas en TIC.
Competencias Generales del Título
8.(G). (3) Capacidad de análisis y síntesis.
10.G. (3) Resolución de problemas.
16.G. (3) Razonamiento crítico.
17.G. (2) Aprendizaje autónomo.
22.G.(3) Sensibilidad hacia temas medioambientales.
Competencias del MECES (Marco Español de Cualificaciones para la Educación
Superior)
48.MECES. (2) Poseer y comprender conocimientos en un área de estudio que
parte de la base de la educación secundaria general, y se suele encontrar a un
nivel que incluye algunos aspectos que implican conocimientos procedentes de
la vanguardia de su campo de estudio
49.MECES. (2) Saber aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una
forma profesional y poseer las competencias que suelen demostrarse por medio
de la elaboración y defensa de argumentos y resolución de problemas dentro de
su área de estudio
4
50.MECES. (1) Capacidad de reunir e interpretar datos relevantes, normalmente
dentro de su área de estudio, para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre
temas relevantes de índole social, científica o ética.
51.MECES. (1) Transmitir información, ideas, problemas y soluciones a un
público tanto especializado como no especializado
52.MECES. (2) Desarrollar aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para
emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía.
Para esta materia se concretan las siguientes competencias propias (objetivos de
aprendizaje):
Distinguir cuál es el objeto de estudio de las dos ramas de la Geología,
Geoquímica y Mineralogía. Conocer la relación existente entre la Química y la
Geología.
Estudiar la materia cristalina desde el punto de vista de la simetría. Reconocer
los elementos de simetría que aparecen en los cristales. Clasificar los cristales en
una clase y sistema cristalino.
Conocer las principales estructuras cristalinas.
Adquirir conocimientos básicos de la difracción de rayos X y estudiar los
principales métodos.
Conocer la clasificación óptica de las sustancias cristalinas y las principales
propiedades que se pueden observar con el microscopio petrográfico.
Concepto y clasificación de los minerales. Ver las distintas características de
cada grupo mineral, mostrando los ejemplos más representativos, destacando sus
aplicaciones más importantes.
Distinguir cuáles son las principales partes que constituyen la estructura y
composición interna de la Tierra, tanto desde un punto de vista de composición
química y mineralógica, como desde un punto de vista mecánico.
Establecer cuál es el origen y evolución de los elementos químicos.
Conocer la existencia de isótopos en la naturaleza. Aplicar correctamente la ley
de desintegración de un isótopo radioactivo. Entender su uso en la datación del
tiempo geológico.
4. Contenidos
PROGRAMA DE GEOQUÍMICA Y MINERALOGÍA, 1621. Curso 20010-2011.
INTRODUCCIÓN
Tema 1. Concepto de Geología. Principales ramas y métodos de estudio. La Geoquímica, Mineralogía y
Petrología en el contexto de la Química: principales aportaciones. Bibliografía básica.
ESTRUCTURA CRISTALINA Y COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS MINERALES
Tema 2. El estado cristalino. Elementos de simetría: ejes, planos y centro. Operaciones de simetría.
Deducción de las clases de simetría. Los sistemas cristalinos. Proyecciones cristalinas: concepto y
sistemática.
Tema 3. Designación de puntos, líneas y planos. Las redes y sus propiedades: redes planas y espaciales.
Grupos planos de simetría. Las 14 redes de Bravais. Tipos de redes espaciales. Simetría de las redes.
5
Deducción de las redes espaciales.
Tema 4. Grupos espaciales. Elementos de simetría espacial: planos de deslizamiento y ejes helicoidales.
Los 230 grupos espaciales. Deducción de algunos grupos espaciales en sistemas de baja simetría.
Tema 5. Fundamentos de Cristalquímica. Clasificación de las estructuras cristalinas. Estructuras
metálicas. Principales estructuras covalentes. Estructuras de coordinación.
Tema 6. Cristal ideal y cristal real. Defectos cristalinos. Principales defectos puntuales, lineales, planos y
tridimensionales. Maclas. Isomorfismo, polimorfismo, politipismo y epitaxia.
DIFRACCIÓN DE RAYOS X
Tema 7. Propiedades de los rayos X. El fenómeno de la difracción. Ecuaciones de Laue. Ecuación de
Bragg. La intensidad de los haces difractados.
Tema 8. Principales métodos de difracción de rayos X. Asignación de índices y cálculo de parámetros
reticulares. Aplicaciones del método de polvo.
CRISTALFÍSICA
Tema 9. Propiedades físicas de los cristales. Clasificación óptica de los cristales. Principales propiedades
ópticas por luz transmitida. Principios básicos de la microscopía de polarización por luz transmitida. Los
cristales en luz polarizada plana y convergente. Aplicaciones a la identificación de fases cristalinas.
MINERALOGÍA
Tema 10. Concepto de mineral. Clasificación de minerales. Principales minerales no silicatados:
Elementos nativos, sulfuros y sulfosales, óxidos e hidróxidos. Haluros. Carbonatos, nitratos y boratos.
Sulfatos. Cromatos, molibdatos y wolframatos. Fosfatos, arseniatos y vanadatos.
Tema 11. Los silicatos: clasificación, estructura y principales minerales de cada subclase.
GEOQUÍMICA
Tema 12. Cosmoquímica: el Universo, naturaleza y composición. Origen, evolución y abundancia
cósmica de los elementos químicos.
Tema 13. Geoquímica isotópica. Isótopos estables. Fraccionamiento isotópico. La medida del tiempo en
Geología. Datación absoluta mediante isótopos radioactivos y radiogénicos.
Tema 14. Clasificación geoquímica de los elementos. Ciclos geoquímicos. Ciclos mayores y menores.
Principales ciclos geoquímicos.
5. Prácticas
PROGRAMA DE PRÁCTICAS
1.
2.
3.
4.
5.
Modelos cristalográficos: Programas Shape, Qshape y Atoms (Microaula)
Estructuras cristalinas: Programas Atoms y Carine (Microaula)
Mineralogía y Petrología. Reconocimiento de “visu” de minerales y rocas.
El microscopio Petrográfico
Modelos Geoquímicos: MINTEQ (Microaula)
7.Metodología docente y Estimación del volumen de trabajo del estudiante (ECTS)
- Presentación en el aula de los fenómenos, los conceptos y el formalismo propios de la materia, con
apoyo en libro de texto, y haciendo uso de metodología expositiva con lecciones participativas,
medios audiovisuales y experiencias de cátedra.
6
- Resolución y discusión en el aula de trabajos o cuestionarios sencillos.
- Actividades prácticas de laboratorio en pequeños grupos.
- Tutorías en grupo de seguimiento; pruebas de evaluación continua y final que servirán para
contrastar los avances en la adquisición de competencias.
Estimación de volumen de trabajo del estudiante (ECTS)
Tamaño de Grupo (2)
Actividad Formativa
Horas
presenciales
Completo
Clases magistrales
Reducido
Prácticas y Seminarios
35
18
Reducido
Tutorías
4
Completo
Evalución
3
Trabajo
Volumen de
Autónomo
trabajo
52.5
87.5
27
45
8
12
4.5
7.5
Total
152
Relación: Horas de trabajo/ECTS
152/6= 25.33
(2) completo, reducido, tutorías…
.
Observaciones/aclaraciones de la metodología
8. Cronograma
Tema
Título
Bloque
Horas
temático
presenciales
Tema 1
Concepto de Geología. Principales ramas y métodos de estudio.
La Geoquímica, Mineralogía y Petrología en el contexto de la
Química: principales aportaciones. Bibliografía básica.
2
Tema 2
El estado cristalino. Elementos de simetría: ejes, planos y centro.
Operaciones de simetría. Los sistemas cristalinos. Deducción de
las clases de simetría. Proyecciones cristalinas: concepto y
sistemática.
Designación de puntos, líneas y planos. Las redes y sus
propiedades: redes lineales, planas y espaciales. Grupos planos
de simetría. Las 14 redes de Bravais. Tipos de redes espaciales.
Denominación de las redes espaciales. Simetría de las redes.
Deducción de las redes espaciales.
3
Tema 3
2
7
Tema 4
Tema 5
Grupos espaciales. Elementos de simetría espacial: planos de
deslizamiento y ejes helicoidales. Los 230 grupos espaciales.
Deducción de algunos grupos espaciales en sistemas de baja
simetría.
Fundamentos de Cristalquímica. Clasificación de las estructuras
cristalinas. Estructuras metálicas. Principales estructuras
covalentes. Estructuras de coordinación.
2
4
Tema 6
Cristal ideal y cristal real. Defectos cristalinos. Principales
defectos puntuales, lineales, planos y tridimensionales. Maclas.
Isomorfismo, polimorfismo, politipismo y epitaxia.
3
Tema 7
Propiedades de los rayos X. El fenómeno de la difracción.
Ecuaciones de Laue. Ecuación de Bragg. La intensidad de los
haces difractados.
3
Tema 8
Principales métodos de difracción de rayos X. Asignación de
índices y cálculo de parámetros reticulares. Aplicaciones del
método de polvo.
2
Propiedades físicas de los cristales. Clasificación óptica de los
cristales. Principales propiedades ópticas por luz transmitida.
Principios básicos de la microscopía de polarización por luz
transmitida. Los cristales en luz polarizada plana y convergente.
Aplicaciones a la identificación de fases cristalinas.
Tema 10 Concepto de mineral. Clasificación de minerales. Principales
minerales no silicatados: Elementos nativos, sulfuros y
sulfosales, óxidos e hidróxidos. Haluros. Carbonatos, nitratos y
boratos. Sulfatos. Cromatos, molibdatos y wolframatos. Fosfatos,
arseniatos y vanadatos.
Tema 11 Los silicatos: clasificación, estructura y principales minerales de
cada subclase.
4
Tema 9
2
2
Tema 12 Cosmoquímica: el Universo, principales teorías sobre su
formación. Origen, evolución y abundancia cósmica de los
elementos químicos.
2
Tema 13 Geoquímica isotópica. Isótopos estables. Fraccionamiento
isotópico. La medida del tiempo en Geología. Datación absoluta
mediante isótopos radioactivos y radiogénicos.
2
Tema 14 Clasificación geoquímica de los elementos. Ciclos geoquímicos.
Ciclos mayores y menores. Principales ciclos geoquímicos.
2
Evaluación Parcial
Evaluación Final
Por determinar.
Por determinar.
4
8
9. Evaluación
Evaluación del Aprendizaje.
Instrumentos
Criterios de calidad
Ponderación
Exámenes escritos teórico/prácticos de Se evaluará tanto la asimilación como la expresión 55-65 %
los bloques temáticos tratados en clase de los conocimientos adquiridos
Trabajos o cuestionarios sencillos
Se evaluará la calidad de los resultados obtenidos, 10-20%
la claridad en su exposición y la capacidad de
organización, análisis y síntesis
Examen práctico de laboratorio
Se hará una prueba de reconocimiento visual
15-25 %
Observaciones/requisitos
Evaluación de la docencia
Evaluación continua de las actividades formativas propuestas, basada en:
Exámenes escritos teórico/prácticos de los bloques temáticos tratados en clase, donde se
evaluará tanto la asimilación como la expresión de los conocimientos adquiridos.
Trabajos o cuestionarios sencillos. Se evaluará la calidad de los resultados obtenidos, la
claridad en su exposición y la capacidad de organización, análisis y síntesis.
En las prácticas de laboratorio se evaluará el grado de conocimiento de los objetivos de la
labor a realizar, claridad y calidad en la elaboración de un informe.
Las actividades formativas de adquisición de conocimientos y procedimientos y de estudio
individual del estudiante serán evaluadas mediante pruebas específicas.
Los resultados obtenidos por el estudiante se calificarán, de acuerdo con lo establecido en el
artículo 5 del Real Decreto 1125/2003, con la escala numérica de 0 a 10 (con un decimal
cuando proceda) y se le podrá añadir la calificación cualitativa: 0-4,9 = suspenso; 5-6,9 =
aprobado; 7-8,9 = notable; 9-10 = sobresaliente.
Fechas de exámenes
A determinar por la Facultad
Fechas de otras actividades de evaluación
ACTIVIDAD (4)
Entrega de ejercicios de
problemas
SEMANA PREVISTA
Tras la exposición de las clases magistrales
(4) por ejemplo, entrega de trabajos, exposiciones, etc.
9
10. Bibliografía
(Se puede incorporar cursiva, negrita, y subrayado)
Bibliografía básica
AMIGÓ, J.M; BRIANSÓ, M.C.; BRIANSÓ J.L.; COY, R. y SOLANS, J. Cristalografía. Rueda,
Amigó, J.M; Briansó, M.C.; Briansó J.L.; Coy, R. y Solans, J. Cristalografía. Rueda, Madrid, 1981.
Arana, R. (1997). Cristalquímica. Manual de Actividades Prácticas. Diego Marín-Univ. de Murcia.
Bloss, F.D. Crystallography and Crystal Chemistry. An Introduction. Holt, Rinehart & Winston, 1972.
Bloss, F.D. Introducción a los métodos de la Cristalografía Óptica. Omega. Barcelona, 1970.
Buerger, M.J. Elementary Crystallography. John Wiley, 1963.
Buerger, M.J. Crystal-Structure Analysis. John Wiley, 1963.
Cullity, B.D. Elements of X-Ray Diffraction. Addison-Wesley, 1956.
Faure, G. (1998). Principles and Applications of Geochemistry, 2nd edn. Prentice Hall.
Mason, B. y Moore, C.B. (1982). Principles of Geochemistry, 4th edn. John Wiley & Sons.
Putnis, A. Introduction to Mineral Sciences. Cambridge University Press, 1992.
Rodríguez Gallego, M. La Difracción de los Rayos X. Alhambra, 1982.
Tarbuck, E.J. y Lutgens, F.K. (1999). Ciencias de la Tierra. Una introducción a la Geología
Vainstein, B.K. Modern Crystallography, Vol. 1. Springer-Verlag, Berlin, 1981.
Bibliografía complementaria
Amorós, J.L. (1982). El Cristal, 3ª edic. Ediciones Atlas, Madrid, 560 p.
Azaroff, L.V. and Buerger, M.J. (1958). The Powder Method. New York. Wiley.
Azaroff, L.V. (1966). Elements of X-Ray Crystallography. New York. McGraw-Hill.
Berry, L.G.; Mason, B. Y Dietrich, R.V. (1986). Mineralogy. W.H. Freeman & Cy. San Francisco.
Bragg, E.L.G.; Claringbull, G.F. and Tayloe, W.H. (1965). Crystal Structure of Minerals. Ithaca.
Cornell Univ. Press
Buerger, M.J. (1942). X-Ray Crystallography. New York. Wiley.
deJong, W.F. (1959). General Crystallography. San Francisco. Freeman.
Evans, R.C. (1964). An Introduction to Crystal Chemistry, 2nd ed. Cambridge Univ. Press.
Henry, N.F.M. and Londsdale, eds. (1952). International Tables for X-Ray Crystallography.
Birmingham. Kynoch Press.
Klein, C. y Hurlbut, C.S., Jr. (1996). Manual de Mineralogía, 4º Edic., Vol. 1. Reverté, Barcelona.
Klug, H.P. and Alexander, L.E. (1954). X-Ray Diffraction Procedures. New York. Wiley.
Nye, J.F. (1957). Physical properties of Crystals. London. Methuen.
Nuffield, E.W. (1966). X-Ray Diffraction Methods. New York. Wiley.
Pauling, L. (1960). The Nature of the Chemical Bond, 3d ed. Ithaca, New York. Cornell Univ. Press
Phillips, F.C. (1978). Introducción a la Cristalografía, 2ª edic. Paraninfo, Madrid, 403 p.
Santoyo, A. (1981). Fundamentos de Cristalografía Geométrica. Ecir, Valencia, 200 p.
Terpstra, p. and Codd, L.W. (1961). Crystalometry. London. Longman.
Verma, A.R. and Krishna, P. (1966). Polymorphism and Polytipism in crystals. New York. Wiley.
Zhdanov, G.S. (1965). Crystal Physics. Academic Press. New York
10