La fluorita (también denominada espato flúor o fluorina) es un mineral del grupo III (halogenuros) según la clasificación de Strunz, formado por la combinación de los elementos calcio y flúor, de fórmula CaF2 (fluoruro de calcio).Jennie Harding, (2007), Cristales, Ed. Press Limited, pág. 106 Su estructura cristalina pertenece al sistema cúbico, grupo espacial Fm3m y se presenta con hábito cúbico, octaédrico y rombododecaédrico. Es un mineral que presenta propiedades físicas de termoluminiscencia y fluorescencia (frente a la luz ultravioleta).Hans-Rudolf Wenk,Andrei, (2003), Minerals: Their Constitution and Origin, primera edición, Cambridge University Press, pág. 340 En la industria, la fluorita se emplea principalmente como fundente en la metalurgia del hierro y del acero. Se utiliza igualmente como fuente de flúor y ácido fluorhídrico, en el esmaltado de la cerámica y en la fabricación de algunos tipos de vidrios ópticos. La belleza de los ejemplares que pueden encontrarse en muchos yacimientos hace que sea un mineral muy apreciado por los museos y coleccionistas particulares.
Historia
La fluorita llamó la atención por sus colores vivos. Se conocen sellos sumerios elaborados con fluorita, y los romanos la utilizaron ampliamente en la elaboración de objetos decorativos. Su uso como fundente, para aumentar la fluidez de las escorias de metalurgia, ya fue descrito por Agrícola en 1530. El nombre de fluorita deriva del latín fluere que significa fluir, indicando precisamente este uso, que todavía continúa vigente. Del Flúores lapides de Agrícola pasó a fluores con Boëtius de Boodt y a fluorite con Napione.
En 1676, el naturalista alemán Johan Sigmund Elsholtz describió la emisión de luz por la fluorita cuando se calentaba (termoluminiscencia). En 1852, George Gabriel Stokes observó la emisión de luz visible cuando la fluorita procedente de la localidad de Alston Moor se iluminaba con luz ultravioleta, describiendo el fenómeno como la absorción de luz de determinada longitud de onda y la emisión simultánea de luz de una longitud de onda mayor, y dándole el nombre de fluorescencia, derivado del mineral.
El estudio químico de la fluorita fue iniciado por Andreas Sigismund Marggraf, quien en 1764 descubrió que si se calentaba la fluorita en polvo mezclada con ácido sulfúrico se corroía la retorta de vidrio, a la vez que se desprendía un gas que, al ser recogido sobre agua, daba lugar a la formación de un precipitado blanco con aspecto terroso. En 1771, Carl Wilhelm Scheele dedujo que el ácido sulfúrico liberaba otro ácido de la fluorita, que en el mineral estaba unido a la cal, y que al reaccionar con el agua depositaba sílice gelatinosa. Realmente lo que se desprendía era una mezcla ácido fluorhídrico y ácido fluorosilícico, formado en la corrosión del vidrio por el primero de ellos, mezcla que Scheele estudió detenidamente, preparando varios fluoruros.
En las antiguas clasificaciones mineralógicas, la fluorita formaba parte de los espatos, de modo que recibía el nombre de espato flúor. Otros minerales semejantes en su apariencia exterior y con presencia de exfoliación, aunque no tuvieran relación en cuanto a su composición química, también recibían el nombre de espatos, como el espato pesado, (baritina), el espato calizo o espato de Islandia (calcita) y el espato selenítico (yeso).
Características físicas y químicas izquierda|miniaturadeimagen|Fragmentos de fluorita de forma octaédrica obtenidos por exfoliación La fluorita es un mineral que tiene una dureza 4 en la escala de dureza de Mohs (se puede rayar con un cuchillo de acero). Tiene exfoliación perfecta según las caras de octaedro, por lo que se pueden obtener fragmentos con esta forma (que no son auténticos cristales) con cierta facilidad. Los fragmentos de exfoliación se distinguen con facilidad de los cristales auténticos por la textura de las caras. Cuando está en forma de polvo se descompone por la acción de los ácidos fuertes, como el ácido sulfúrico, desprendiendo ácido fluorhídrico, extraordinariamente agresivo químicamente y también muy tóxico.
Estructura cristalina 200px|left|thumb
La estructura de la fluorita fue una de las primeras que se determinaron mediante difracción de rayos X, por William Lawrence Bragg, en 1913. En la estructura cristalina de la fluorita cada ion de calcio (Ca++) se encuentra rodeado por ocho iones de flúor (F-) en los vértices del cubo. Es la estructura que muestran varios fluoruros, óxidos y oxifluoruros. Su estructura cristalina es tan habitual en la naturaleza que en muchas ocasiones se referencia con la estructura tipo de la fluorita.
Los iones de calcio ocupan la estructura compacta cúbica, mientras los iones flúor ocupan las posiciones tetraédricas. Los únicos iones en la red cristalina que se encuentran en contacto son los iones flúor F-F (2,7 Å es decir dos veces el radio atómico del ion F-) mientras la distancia entre dos Ca++ es 3,8 Å (comparable con el radio del ion calcio).A. F. Wells, (1978), Química inorgánica estructural, Ed. Reverté, Barcelona, págs. 243-245 El ratio entre radios iónicos es tal que:
Es por esta razón por la que se prefiere describir la estructura cristalina como una red cúbica simple de iones flúor,Harry B. Gray,Gilbert P. Jr Haight, (1980), Principios básicos de química, Ed. Reverté, entre las posiciones alternas de coordinación cúbica se encuentran los iones Ca++.
Morfología cristalina
Las formas dominantes en los cristales de fluorita son el cubo {100} (mucho más frecuentes que las otras) el octaedro {111} y, muy raramente, el rombododecaedro {110} o algún tetrahexaedro {hk0}, siendo el más frecuente el {310} y más raro el {410}. Son muy frecuentes las combinaciones del cubo dominante con modificaciones del rombododecaedro, y las del octaedro dominante con el cubo y/ con el rombododecaedro. Las caras de los trapezoedros {hll}, especialmente {311} , trisoctaedros {hhl} y hexaoctaedros {hkl} solamente se encuentran como pequeñas modificaciones de las figuras más comunes. En general, se considera que los cristales cúbicos se forman a temperaturas bajas y grados de sobresaturación altos, mientras que los cristales octaédricos se forman a temperaturas elevadas y grados de sobresaturación bajos. miniaturadeimagen|800x800px|Morfología de cristales de fluorita. 1: cubo {100}; 2: combinación de cubo con rombododecaedro {110}; 3: octaedro {111} dominante combinado con cubo; 4: Octaedro combinado con cubo y con rombododecaedro; 5: tetrahexaedro {310} dominante combinado con cubo; 6: Cubo dominante modificado por tetrahexaedro {310} ; 7: cubo dominante modificado por tetrahexaedro {310} y por trapezoedro {311}; 8 cubo dominante modificado por trisoctaedro {221}|alt=|centro miniaturadeimagen|Macla por interpenetración de dos cristales cúbicos de fluorita. Mina Heights, Weardale, Durham, Inglaterra. Los cristales de fluorita pueden aparecen formando maclas de interpenetración de dos cristales según las caras de octaedro, {111}. Las morfologías de las maclas son claramente distintas dependiendo de si están formadas por dos cubos o por dos octaedros. En el primer caso resulta evidente la existencoa de la macla de penetración y la morfología de los cristales individuales, mientras que en el segundo la presencia de la llamada macla de la espinela hace la distinción morfológica más difíciel, especialmente si los cristales constituyentes están aplanados según las caras de {111}.
El color en la fluorita La fluorita, fluoruro de calcio, es en principio una substancia incolora. Sin embargo, en la naturaleza, la fluorita presenta una gran variedad de colores. La más habitual es la violeta de distintos tonos, desde el rosado pálido a un violeta muy oscuro, que hace al ejemplar prácticamente opaco. También son comunes los tonos amarillos melados, azules, verdes y rosas. El origen del color de la fluorita se lleva discutiendo desde hace, al menos 200 años. Un factor que complica esta discusión es que en muchos casos, colores semejantes tienen orígenes diferentes. En general, el color de la fluorita está condicionado por su contenido en elementos del grupo de las tierras raras, combinado con el efecto de las radiaciones ionizantes y con la historia térmica de los ejemplares. Si solamente se considera el contenido de elementos de las tierras raras, no hay una relación directa entre los que se encuentran presentes, su concentración y el color.
El color violeta muy oscuro, casi negro, tiene un origen bien conocidoː el efecto de la radiactividad, que rompe los enlaces entre el flúor y el calcio, liberando flúor elemental, que queda atrapado en la fluorita, y dejando un electrón libre asociado al ion calcio para mantener su neutralidad. Este electrón puede alcanzar estados excitados, absorbiendo longitudes de onda específicas, lo que produce el color. Este tipo de centros de color recibe el nombre de centro F. El flúor elemental se libera cuando la fuorita se rompe, dando lugar a un olor característico, que hace que este tipo de fluorita reciba el nombre de antozonita. 200px|left|thumb|Fluorita verde procedente de las montañas Erongo, en Namibia. El cristal está formado por el octaedro como figura dominante, modificado en los vértices por pequeñas caras de cubo|alt= En algunas ocasiones, el color puede deberse a la presencia de elementos de las tierras raras, como el iterbio, o el itrio. El color azul claro está producido por centros de color en los que un ion Y3+ substituye a un Ca++. El color verde se considera habitualmente producido por la presencia de samario en forma de Sm++, según se ha confirmado en la fluorita verde procedente de Castelsilano y en la llamada fluorita verde cromo brasileña, que no contiene cromo y que debe su color a la tierra rara indicada. En cambio, el color verde de la fluorita de la mina Felix, en Azusa, condedo de Los Ángeles, California (USA), debe su color a centros F en presencia de iones de Y2+. El color rosado de la fluorita de la mina de Huanzala, en Perú, se debe a la presencia de un ion molecular O23- estabilizado por otro Y3+ vecino, combinado con centros F asociados también con itrio. miniaturadeimagen|Cristales cúbicos de fluorita de color amarillo. Mina Moscona, Solís (Asturias) España.|alt=|260x260px El color amarillo de la fluorita de origen hidrotermal de los filones de baritina-fluorita de Erzgebirge (Alemania) se debe a la presencia de centros O3-, formados en el momento de la precipitación de la fluorita, y no por acciones posteriores. El mecanismo, en el que intervendría la peroxidación de trazas de cerio, podría aplicarse a la fluorita amarilla de otros yacimientos.
Fosforescencia y fluorescencia Algunos tipos de fluorita son capaces de emitir luz, haciéndose visibles en la oscuridad, en determinadas circunstancias. Edward Daniel Clarque observó que la fluorita verde de una mina del condado de Durham, en Reino Unido, era capaz de emitir luz de color violeta cuando se calentaba a la temperatura de ebullición del agua, y todavía más si se depositaba molida sobre una placa de hierro muy caliente. También hizo notar que el color observado por transparencia era verde esmeralda, mientras que por reflexión era azul zafiro. Esta diferencia de colores se debía a que el color observado por reflexión era en buena parte el producido por fluorescencia.