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Mineralogia Responsável pelo Conteúdo: Prof. Dr. Francisco de Assis Cavallaro Revisão Textual: Prof.ª M.ª Alessandra Fabiana Cavalcanti Propriedades dos Minerais Propriedades dos Minerais • Conhecer as propriedades dos minerais, as características e os métodos para sua determi- nação, possibilitando sua compreensão e sua identificação. OBJETIVO DE APRENDIZADO • Propriedades Físicas dos Minerais; • Propriedades Ópticas dos Minerais; • Outras Propriedades. UNIDADE Propriedades dos Minerais Propriedades Físicas dos Minerais As propriedades físicas dos minerais são resultantes de sua composição química e de sua estrutura interna. Cada mineral apresenta suas próprias características que o distingue dos outros minerais; contudo, muitas vezes é possível realizar a distinção e a identificação mineral por intermédio de suas propriedades físicas, usando materiais básicos e por observação macroscópica simples. Todavia, algumas propriedades físicas demandam um alto grau de experiência e de prática para ser possível identificar um mineral, como a cor, o brilho, a fratura etc., frequentemente necessitando de equipamentos específicos. Quando não é pos- sível identificar com maior certeza um mineral, é necessária a realização de outros testes específicos, como técnicas de microscopia óptica, análise química quantitativa, difração de raios X etc. Os minerais apresentam diversas propriedades, podendo ser agrupadas conforme o diagrama a seguir: Mecânicas Morfológicas Ópticas EspeciaisPropriedades Físicas Relativo à massa Figura 1 As principais propriedades físicas dos minerais, objeto desta unidade, estão des- critas a seguir. Propriedades Morfológicas Hábito Define-se hábito como a forma com que um determinado mineral se apresenta externamente e como é encontrado na natureza. As formas cristalinas podem ser utilizadas como uma propriedade tisica diagnóstica, pois a forma externa é a expressão da organização interna do arranjo atômico ordenado. (KLEIN & DUTROW, 2012, p. 46) 8 9 Quando um espécime mineral se apresenta externamente com formas cristali- nas perfeitas, sua aparência externa é descrita com nomes de figuras geométricas. No entanto, geralmente, os cristais naturais apresentam certa irregularidade, sendo raro encontrar um com o hábito de mineral perfeito. A seguir são descritos termos, geralmente, utilizados para descrever o hábito dos minerais: • Maciço: espécime mineral sem faces cristalinas, muito encontrado em minerais de grãos finos; • Granular: grãos minerais de tamanho aproximadamente igual; • Lamelar: espécime formado de estampas finas ou lamelas; • Micáceo: mineral separado facilmente em placas finas e semelhante à mica; • Laminar: cristais individuais ou granulados que são achatados e alongados; • Fibroso: grãos ou fibras muito finos; • Acicular: mineral com forma de agulha, que são alongados e finos. Propriedades Mecânicas As propriedades mecânicas refletem a intensidade das forças internas de ligação atômica (KLEIN; DUTROW, 2012). As propriedades de clivagem, de partição e de fratura expressam a resistência me- cânica do material cristalino a uma força externa, respondendo como este material se comportará sob uma tensão aplicada. A seguir, estão descritas as principais propriedades mecânicas apresentadas pelos minerais: Dureza É representada pelo símbolo D e é definida como a resistência a uma ação mecâ- nica externa que um mineral oferece ao risco. É uma medida relativa, ou seja, é obti- da com base na ação (risco) de outro mineral de dureza conhecida em sua superfície. A dureza está relacionada à intensidade das ligações químicas da estrutura cristalina dos minerais. Em mineralogia, para se aferir a dureza dos minerais, é utilizada uma escala con- tendo 10 minerais com dureza crescente, proposta em 1924 pelo mineralogista ale- mão Friedrich V. Mohs. Na Tabela 1 são mostrados os minerais utilizados na Escala de Dureza de Mohs: 9 UNIDADE Propriedades dos Minerais Tabela 1 – Escala de Dureza de Mohs e outros materiais Dureza de Mohs Mineral Outros Materiais Observações 1 Talco Muito fácil de riscar com a unha 2 Gipsita Unha (~2,20) Pode ser riscado com a unha 3 Calcita Moeda de Cobre (~3,20) Pode ser riscado com a moeda 4 Fluorita Facilmente riscado com canivete 5 Apatita Aço do canivete (~5,10) Riscada com canivete, mas com dificuldade 6 Ortoclásio Placa de vidro (~5,50) Não pode ser riscado com um canivete, mas risca o vidro 7 Quartzo Estilete de aço (~6,50) Risca o vidro facilmente 8 Topázio Placa de porcelana (~7,0) Risca o vidro muito facilmente 9 Coríndon Corta o vidro 10 Diamante Corta o vidro Fonte: Adaptado de KLEIN; DUTROW (2012) Quando se deseja determinar a dureza relativa de um mineral é indispensável conhecer os minerais desta escala para saber quais esse mineral risca ou quais podem ser riscados por ele (KLEIN; DUTROW, 2012). Importante! A dureza é muito utilizada para a identificação e o diagnóstico em mineralogia, sendo utilizada como um dos principais parâmetros de classificação. Vale ressaltar que a dureza é uma propriedade vetorial, ou seja, dependendo da direção da risca, pode apresentar valores de dureza diferentes, podendo variar bastante em alguns minerais. Clivagem A Clivagem é definida como a tendência de rompimento dos minerais ao longo dos planos cristalográficos, que se unem por forças de ligação fracas e, portanto, refletem uma estrutura cristalina específica (RAITH et al., 2014). O mineral rompe-se ao longo de certas direções, em que a ligação interna é mais fraca. A clivagem geralmente é classificada com base na qualidade (perfeita, boa, regu- lar, má, ausente), sendo descrita pelos seguintes parâmetros: • Número das direções de clivagem; • Orientação dos planos de clivagem. 10 11 Conforme mostrados na tabela 2: Tabela 2 – Descrição das condições de clivagem Condição Descrição Clivagem perfeita Fratura facilmente, apresenta superfície plana e reflete a luz. Clivagem boa Fornece superfícies menos contínuas, mas com algumas regularidades. Clivagem regular Parâmetro intermediário entre as condições boa e má. Clivagem má Fornece superfícies de clivagem não muito desenvolvidas e de difícil visualização. Clivagem ausente Não apresenta regularidades (ex.: Quartzo). Fonte: Adaptado de KLEIN; DUTROW (2012) A clivagem é bastante relacionada à simetria, sobretudo na relação com a forma cris- talográfica. Na Figura 2 são mostradas as formas e as direções de clivagem relacionadas: Figura 2 – Formas de clivagem de acordo com a forma cristalográfi ca Fonte: Adaptado de KLEIN; DUTROW, 2012 a) clivagem cúbica (3 direções); b) clivagem octaédrica (4 direções); c) cliva- gem rombododecaédrica (6 direções); d) clivagem romboédrica (3 direções); e) clivagem prismática (2 direções); f) clivagem pinacoidal ou basal (1 direção). Fratura Similar à clivagem, a fratura também é um modo de rompimento do mineral. Contudo, não segue um plano de rompimento ou uma direção definida, e sim uma quebra desigual e irregular. A fratura, juntamente com a clivagem, depende do tamanho do grão mineral para determinar o seu rompimento, sendo que, se os grãos forem muito finos, é provável que não apresentem estes tipos de rompimento (RAITH et al., 2014). Os principais tipos de fratura são descritos na Figura 3: • Conchoidal: produz uma aparência de conchas, apresentando cristas suaves e arredondadas; • Fibrosa ou estilhaçada: apresenta estilhaços e com aparência de fibras; 11 UNIDADE Propriedades dos Minerais • Serrilhada: é caracterizada por uma aresta recortada e afiada; • Irregular: produz superfícies rugosas e desiguais. Figura 3 – Principais tipos de fratura em minerais Fonte: Adaptado de Wikimedia Commons a) fratura conchoidal (Obsidiana); b) fratura estilhaçada (Crisotila); c) fratura serrilhada (Cobre nativo); d) fratura irregular (Magnetita). Tenacidade Tenacidade é a resistência que determinado mineral apresenta à deformação e é uma respostada sua coesão, estando também relacionada às ligações internas. Para o diagnóstico e a identificação mineral, a tenacidade é uma propriedade se- cundária. Ainda assim, ela é importante para a caracterização mineralógica. A tenacidade mineral classifica os minerais nos termos descritos a seguir: • Quebradiço: fácil rompimento (ex.: Halita); • Maleável: pode ser partido em partes finas (ex.: Cobre); • Séctil: pode ser cortado em lâminas finas (ex.: Calcocita); • Dúctil: pode ser estirado para formar fios (ex.: Ouro); • Flexível: deforma-se permanentemente sem retornar à sua forma original com a retirada da força (ex.: Talco); • Elástico: deforma-se, mas retorna à sua forma original com a retirada da ação (ex.: Mica). O ensaio para a determinação da tenacidade, um ensaio destrutivo, geralmente é realizado com o impacto de um pêndulo no material, avaliando-se sua deformação. 12 13 Propriedades relacionadas à Massa Densidade relativa A densidade relativa é uma medida que expressa a razão entre a massa de um material qualquer com a massa de um volume igual de água pura a 4°C, correspon- dendo à temperatura de máxima densidade da água (KLEIN & DUTROW, 2012). A obtenção da densidade relativa dos minerais é mais uma das propriedades físi- cas que têm importância no auxílio para a identificação do míneral. Em uma substância cristalina, a densidade relativa é influenciada pela: • Composição química; • Disposição dos átomos na estrutura cristalina. Um dos métodos utilizados para a determinação da densidade relativa é a Balança de Jolly, inventada pelo físico alemão Philipp von Jolly, em 1864, mostrado na Figura 4: Figura 4 – Balança de Jolly Fonte: Wikimedia Commons 13 UNIDADE Propriedades dos Minerais Propriedades Ópticas dos Minerais As propriedades descritas a seguir, tais como cor, traço, brilho, refração etc. descre- vem a interação do mineral com a luz. São modos muito importantes para a identifica- ção mineral. Contudo, a maioria necessita de métodos de medição mais sofisticados, como técnicas de microscopia e difração, pois a sua aferição a olho nu é de difícil execução, apresentando elevada incerteza. Traço O traço, também denominado risca é a cor do pó que um mineral deixa ao ser riscado fortemente na superfície de uma porcelana branca, chamada placa de traço (Figura 5). É um método bastante utilizado para a identificação mineral. Figura 5 – Traço da Pirita (esquerda) e Rodocrosita (direita) Fonte: Wikimedia Commons O traço exprime a característica do mineral, independente de sua cor predomi- nante externa, sendo que diferentes espécimes de um mesmo mineral mantêm a mesma coloração do traço. Os minerais de brilho não metálico, normalmente apresentam o traço esbranqui- çado. Já os minerais metálicos têm um traço característico bem colorido (KLEIN; DUTROW, 2012). Cor Num mineral, a propriedade que mais chama a atenção é a cor, sendo utilizada, geralmente, como característica diagnóstica. Contudo, em alguns minerais, a cor é bastante variável, não ajudando muito na sua perfeita identificação. Mesmo sendo uma propriedade importante, sua utilização para a definição de um mineral deve ser feita com cuidado, pois alguns fenômenos nos minerais, tais 14 15 como a quebra, as manchas etc. provocam variações em sua cor, dificultando sua correta identificação. A cor está intimamente relacionada aos elementos constituintes e à estrutura interna dos minerais. A cor exibida pelos minerais é produzida pela interação da luz com o mineral, que, em seguida, é captada pelo olho humano, sendo que alguns comprimentos de onda são absorvidos pelos átomos da estrutura cristalina, enquanto outros são refletidos. A cor observada depende dos comprimentos de onda de luz que são refletidos e que não foram absorvidos pelo mineral, sendo, portanto, um fenômeno relativo à absorção e à reflexão da luz pelos átomos da estrutura cristalina interna dos mine- rais, que é influenciada, também, pelo eixo cristalográfico que transmite a luz inter- namente, podendo apresentar variadas cores, a depender do eixo do mineral. Essa absorção seletiva da luz é chamada de Pleocroísmo. Pleocroísmo: é o fenômeno que alguns minerais exibem para absorver a luz seletivamente, de acordo com suas diferentes direções de vibração da luz. A Figura 6 mostra a mudança na cor de absorção da Turmalina, conforme a pla- tina do microscópio é rotacionada. Figura 6 – Mudança de cor de absorção da Turmalina com a rotação da platina do microscópio Fonte: Adaptado de RAITH et al., 2014 Artigo sobre Índice de refração, disponível em: https://bit.ly/37ubOov Brilho O brilho é definido como a capacidade de reflexão da luz que incide na superfície do mineral. Logo, quanto mais o mineral for um bom refletor de luz, mais ele brilhará. Podemos distinguir o brilho em três tipos característicos: • Brilho metálico: é proveniente de uma superfície metálica polida; • Brilho não metálico: refere-se aos minerais que transmitem a luz, podendo ser relacionados aos variados tipos de superfície; • Brilho submetálico: são característicos de materiais que apresentam um bri- lho intermediário. 15 UNIDADE Propriedades dos Minerais A seguir, são mostrados os termos utilizados para descrever o brilho de minerais não metálicos: • Adamantino: apresenta um brilho intenso e vivo, semelhante ao brilho de um diamante (ex.: Cerussita). • Vítreo: semelhante à peça de vidro polida (ex.: Esmeralda (Figura 7)); • Resinoso: aquele que possui aspecto de resina (ex.: Esfarelita); • Perolado: assemelha-se ao brilho das pérolas, apresentando um brilho iri- descente (ex.: Talco); • Untuoso ou graxo: apresenta aparência leitosa, resultado do espalhamento da luz em uma superfície áspera. (ex.: Halita); • Sedoso: semelhante à seda (ex.: Gipsita fibrosa); • Terroso: apresenta-se embaçado (similar ao visto no solo). Figura 7 – Esmeralda – brilho vítreo Fonte: Getty Images Outras Propriedades Magnetismo Os minerais que não experimentam a atração magnética são denominados de diamagnéticos. Os que são atraídos pelo campo magnético são chamados de pa- ramagnéticos. Os minerais ditos ferromagnéticos, ou seja, que apresentam uma magnetização permanente e, consequentemente, uma maior atividade magnética, tal como a mag- netita, são extremamente importantes para outras ciências como a Geologia. Para a aferição do magnetismo em minerais, frequentemente é utilizado um pe- queno imã, sendo que, em alguns casos, o magnetismo pode servir como proprieda- de magnética para caracterização e identificação. 16 17 Radioatividade Devido a alguns minerais apresentarem radioatividade, como a uraninita (Figura 8), torianita etc., em muitos casos são utilizados equipamentos para aferir esta radiação – em laboratório e em campo –, podendo ajudar na identificação mineral. Figura 8 – Cristais de Uraninita Fonte: Wikimedia Commons Piezoeletricidade A piezoeletricidade é uma propriedade que certos minerais apresentam, tais como o quartzo e a turmalina, por sua capacidade de geração de uma diferença de potencial em resposta a uma pressão externa, sendo que o inverso também ocorre: a aplicação de uma tensão elétrica faz o material se deformar. É um fenômeno que é atribuído à simetria dos cristais e, em alguns casos, é conse- quência da distribuição eletrônica de seus elementos. É importante ressaltar que em materiais que apresentam simetria central, não há a presença de piezoeletricidade. É uma propriedade muito apreciada pela indústria em diversos ramos, sobretudo a eletrônica, por exemplo, para fazer cápsulas (sensores) de microfones. Cristais com efeitos impressionantes, disponível em: https://bbc.in/3m5IHvQ 17 UNIDADE Propriedades dos Minerais Material Complementar Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade: Livros Rochas e Minerais: Guia Prático CAVINATO, M. L. (trad.) Rochas e minerais: guia prático. São Paulo: Nobel, 1998. Mineralogia Óptica MACHADO, F. B.; NARDY, A. J. R. Mineralogiaóptica. Sâo Paulo: Oficina de Textos, 2016. 128p. Leitura Mineralogia Óptica https://bit.ly/37ubOov Dez Cristais com “Poderes Mágicos” https://bbc.in/3m5IHvQ 18 19 Referências BETEKHTIN, A. A Course of Mineralogy. Trad.: V. AGOL. Moscou: Peace Pub, 1970. 641p. KITTEL, C. Introdução à Física do Estado Sólido. Editora Guanabara Dois, Rio de Janeiro, 1978. KLEIN, C.; DUTROW, B. Manual de ciência dos minerais. Tradução e revisão técnica: Rualdo Menegat. 23 ed. Porto Alegre: Bookman, 2012. 716p. LEINZ, V.; CAMPOS, J. E. S. Guia para determinação de minerais. 9. ed. São Paulo: Ed. Nacional. 1982. 149p. RAITH M. M.; RAASE P.; REINHARDT J. (2014). Guia para Microscopia de minerais em lâminas delgadas. Trad.: Maria do Carmo Gastal & Márcia Elisa B. Gomes. 2. ed. 2014. 127p. (e-book) USCS – University of California at Santa Cruz. Introduction to Mineralogy: A Collection of Copper Minerals. Disponível em: <https://web.archive.org/web/20110719101 534/ http://dave.ucsc.edu/myrtreia/physical_character.html>. Acesso em: 18/01/2020. 19
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