MINERALOGIA UNICID

Prévia do material em texto

Mineralogia 
Responsável pelo Conteúdo:
Prof. Dr. Francisco de Assis Cavallaro
Revisão Textual:
Prof.ª M.ª Alessandra Fabiana Cavalcanti
Introdução ao Estudo dos Minerais
Introdução ao Estudo dos Minerais
• Compreender os conceitos básicos e definições da ciência dos minerais e o que são e de onde 
vieram os minerais que formam o planeta Terra.
OBJETIVO DE APRENDIZADO 
• Introdução à Mineralogia;
• Conceitos e Definições em Mineralogia;
• Mineralogia como Ciência;
• Formação do Universo e da Terra.
UNIDADE Introdução ao Estudo dos Minerais
Introdução à Mineralogia
A Mineralogia é uma ciência interdisciplinar que se propõe a estudar todos os 
aspectos dos minerais, incluindo sua origem e formação, estando intimamente ligada 
à física e à química. É a ciência que estuda os minerais, o que são eles, como são 
formados e onde ocorrem.
A mineralogia é muito importante para os outros diversos ramos da ciência, 
 sobretudo, as Ciências dos Materiais, sendo que, no decorrer de seu desenvolvimento, 
a mineralogia serviu como modelo para o desenvolvimento de equipamentos e de 
materiais com as mais diversas funções específicas, como as químicas, as ópticas, as 
térmicas, as magnéticas, as eletrônicas, as estruturais ou uma combinação entre elas 
(KLEIN; DUTROW, 2012).
A mineralogia está intimamente relacionada à química, pois os minerais, sendo 
sólidos naturais compostos por elementos químicos (de origem inorgânica), mantêm, 
conjuntamente, os mesmos princípios de ligações químicas.
Relativo às propriedades químicas, a mineralogia tem como foco o estudo das 
substâncias sólidas de ocorrência natural, ao invés de materiais sintéticos, gases ou 
líquidos, que são estudados pela Química.
Do ponto de vista físico, a mineralogia se propõe a caracterizar e a descrever as 
mais diversas propriedades e formas físicas, interna e externa, dos minerais, com o 
objetivo de classificá-los.
Objetivos
Segundo BETEKHTIN (1970, p. 12), a mineralogia tem os seguintes objetivos:
• Estudo mais abrangente das propriedades físico-químicas dos minerais, espe-
cialmente, sua composição química e sua estrutura cristalina;
• Estudo da associação de minerais para estabelecer as condições e as carac-
terísticas de sua formação, possibilitando a obtenção dos requisitos para pros-
pecção geológica e exploração econômica.
Em Síntese
A mineralogia objetiva o profundo conhecimento dos minerais com a intenção de usá-
-los, direta e indiretamente. Exemplificando, pode-se utilizá-los como matéria-prima 
ou como modelos para o desenvolvimento de novos materiais, fornecendo conhecimen-
to teórico para o progresso das outras ciências relacionadas.
Importância do Estudo dos Minerais
A ocorrência dos minerais é observada em todo o universo e seu estudo é im-
portante, pois pode fornecer as bases para a compreensão da origem, a formação 
8
9
e a evolução dos componentes do sistema solar, inclusive a dinâmica com que se 
relacionam com os variados sistemas e meios no planeta Terra.
O campo de estudo da composição química e da mineralogia dos meteoritos, por 
exemplo, podem nos informar a história geológica dos planetas e os processos de 
formação e de comportamento do sistema solar.
Novas pesquisas apontam que a lua é um pedaço da Terra: https://bit.ly/3kyR0QJ
Divisões da Mineralogia
A mineralogia é um campo de estudo bastante abrangente, que possibilita conhe-
cer e caracterizar os minerais. Podemos decompor a área de mineralogia em alguns 
campos de estudo, conforme explicados a seguir:
• Mineralogia Descritiva: É a área que se propõe a medir e a descrever as pro-
priedades físicas e ópticas para identificação mineral, podendo ser realizadas a 
olho nu ou utilizando equipamentos específicos;
• Mineralogia Química: É o ramo da mineralogia que estuda e descreve a com-
posição química dos minerais. Como os elementos químicos presentes nos mi-
nerais influenciam o ordenamento interno e originam certas propriedades mine-
ralógicas, esta área é muito importante dentro da mineralogia, sobretudo para o 
processo de identificação e de classificação dos minerais, que é feito com base 
na sua composição química, utilizando diversos testes para identificar os seus 
elementos constituintes;
• Mineralogia Óptica: Área de estudo das propriedades ópticas dos minerais, sobre-
tudo com a utilização de métodos de imagem por microscopia e difração de raios 
X. Neste ramo, importante para o diagnóstico da história geológica de amostras 
minerais, é estudada a interação da luz com os materiais em uma escala microscópi-
ca, possibilitando a determinação e a interpretação de fenômenos que acometem os 
minerais, como os processos de formação, de deformação, de interações etc. São 
métodos que envolvem medições de refração da luz, da cor, dos ângulos e da orien-
tação ópticas, necessárias para se obter uma precisa caracterização mineralógica;
• Cristalografia: É uma ciência que, inicialmente, fazia parte da mineralogia e se 
propôs a determinar a estrutura interna de materiais sólidos. Com a descoberta 
dos raios X, a cristalografia expandiu-se e seguiu seu rumo como uma ciência 
independente. No entanto, por ser uma das mais importantes áreas da minera-
logia, sobretudo por descrever a parte interna dos minerais, ainda é vista como 
uma de suas principais áreas.
Um ramo dentro da Cristalografia que estuda a interrelação entre a estrutura 
cristalina e a composição química dos cristais é chamada de Cristaloquímica, 
também importante para o estudo dos minerais;
• Gemologia: É a área que estuda as propriedades físicas (como a forma interna 
e a externa) e químicas das gemas minerais (ou pedras preciosas), que podem ser 
orgânicas e inorgânicas.
9
UNIDADE Introdução ao Estudo dos Minerais
Conceitos e Definições em Mineralogia
Mineral
Para ser considerado um mineral, é necessário que o material apresente as se-
guintes características:
• Ser sólido;
• Ter ocorrência natural;
• Ter arranjo atômico bem ordenado;
• Ter composição química homogênea e definida;
• Ter origem inorgânica.
Sabendo de suas características básicas, podemos definir um mineral como um 
material sólido, inorgânico e natural, que apresenta composição química homogênea 
e definida, cujo arranjo atômico interno seja ordenado geometricamente.
Conforme a sua definição, o mineral “requer os aspectos tanto da química quanto 
da estrutura cristalina” (KLEIN; DUTROW, 2012, p. 29, grifo nosso).
A Figura 1 a seguir apresenta o mineral fluorita (CaF2):
Figura 1 – Mineral fluorita (CaF2)
Fonte: Getty Images
Mineral: material sólido, inorgânico e natural que apresenta composição química homogê-
nea e definida, cujo arranjo atômico interno seja ordenado geometricamente.
Minério
Quando um mineral, rocha ou solo apresentar viabilidade econômica para sua 
exploração é dada a denominação de minério.
10
11
Mineraloide
Materiais que possuem semelhanças com os minerais, mas que são amorfos, ou 
seja, não contêm qualquer estrutura interna.
Como exemplos de mineraloides, temos a água (líquido), o mercúrio (líquido), o 
petróleo (é orgânico e líquido) e o âmbar, visto na Figura 2 a seguir, é orgânico e 
sem estrutura cristalina.
Figura 2 – Âmbar, um exemplo de mineraloide
Fonte: Getty Images
Cristal
É definido como um sólido geometricamente organizado, apresentando estrutura 
tridimensional interna proporcionada por variadas ligações químicas. São formados, 
geralmente, por meio da cristalização de uma solução (solidificação ou precipitação), 
de um gás ou de uma substância fundida.
Rocha
Uma rocha, um sólido natural, é definida como uma associação de minerais que 
se apresentam coesos, no entanto, é um material heterogêneo, sendo constituída por 
variados tipos de minerais.
Gemas
É um sólido mineral ou uma rocha, podendo ser de origem orgânica ou inorgânica, 
que apresenta certa raridade e beleza após processos de lapidação ou de polimento.
Mineralogia como Ciência
É uma ciência relativamente recente, no entanto, o uso dos minerais para asmais 
diversas utilidades ocorre desde a pré-história.
11
UNIDADE Introdução ao Estudo dos Minerais
No decorrer do seu desenvolvimento, a mineralogia recebeu diversas contribui-
ções. A seguir, são citados, sucintamente, alguns dos principais colaboradores para 
o desenvolvimento desta ciência.
Georgius Agricola
Considerado o pai da mineralogia, foi pioneiro na classificação taxonômica dos 
minerais com base em suas propriedades físicas. Publicou, em 1556, seu livro De 
Re Metallica, descrevendo práticas de mineração e de fusão de minérios da época, 
incluindo, também, a primeira descrição mineral abrangente.
Nicolaus Stenonis (Nicolas Steno)
Definiu os três princípios básicos da estratigrafia (sobreposição, horizontalidade 
e continuidade lateral). Mediante estudos em cristais de quartzo, descobriu a regu-
laridade e a constância entre os ângulos das mesmas faces de diferentes cristais, 
independentemente da origem e da forma dos cristais de quartzo.
Mikhail Vasilyevich Lomonosov
Químico russo que realizou a classificação taxonômica dos minerais, conforme 
suas propriedades químicas, sugerindo oito classes minerais.
Jean-Baptiste Louis Romé de l’Isle
Realizou as primeiras projeções cristalográficas no formato de figuras geométri-
cas. Usou um dispositivo criado por Carangeot, chamado goniômetro, para medir 
os ângulos em cristais, formulando a Lei da Regularidade dos Ângulos Interfaciais, 
atualmente conhecida como Lei de Steno.
René Just Haüy
Considerado o pai da Cristalografia, contribuiu para o estudo da geometria dos 
cristais, demonstrando que os cristais eram estruturados pelo empilhamento de pe-
quenos blocos idênticos, os quais, atualmente, são conhecidos como cela unitária.
Friedrich Vilar Mohs
Propôs a escala relativa de dureza dos minerais, quantificando sua resistência ao 
risco, chamada Escala de Mohs, que é muito utilizada na mineralogia.
William Hallowes Miller
Por meio dos estudos de Haüy, desenvolveu índices que possibilitam relacionar as 
faces dos cristais espacialmente, chamado Índices de Miller e estabeleceu a projeção 
estereográfica nos estudos de cristalografia.
Auguste Bravais
Físico francês que em 1850, em conjunto com M. L. Frankenhem, estabeleceu os 
14 retículos cristalinos, denominados Redes de Bravais.
12
13
Yevgraf Stepanovich Fyodorov
Publicou no ano de 1890 a Teoria da Estrutura Cristalina e a Simetria dos Siste-
mas Regulares, com a proposição de 230 grupos de simetria dos cristais.
Max von Laue
Desenvolveu uma técnica de imagem do arranjo atômico de materiais cristalinos, in-
dicando que, para ocorrer a difração dos raios X, o cristal precisaria de uma estrutura 
ordenada e repetitiva. Criou as bases da Cristalografia e da espectroscopia por raios X.
Formação do Universo e da Terra
A formação do universo observável ocorreu após uma súbita expansão de maté-
ria e de energia, a partir de um único ponto, muito denso e quente. Esta expansão 
criou conjuntamente o próprio espaço-tempo. Este modelo de criação do universo é 
denominado Teoria do Big Bang, que é atualmente aceita pela comunidade científica 
e corroborada, ao longo de sua proposição, por variados métodos científicos.
A Teoria do Big Bang foi proposta, inicialmente, com outra denominação, por 
Georges Lemaître. A expansão, a que se refere esta teoria, foi descoberta em 1929 
por Edwin Hubble, observando que a distância das galáxias é proporcional ao seu 
redshift (desvio para o vermelho).
Redshift: Com o distanciamento da fonte em relação ao observador, o comprimento de onda 
medido por ele é maior (deslocamento para o vermelho – redshift), indicando seu afastamento.
Considerando que as galáxias estão se afastando, elas deveriam estar, no início do 
universo, num único ponto. Esta é uma das proposições primordiais para a teoria do 
Big Bang para formação do universo (ver Figura 3), que segundo cálculos, por meio 
das observações de Hubble, passou a existir há 13,77 bilhões de anos.
Figura 3 – Esquemático da teoria do Big Bang para formação do universo
Fonte: Adaptado de Wikimedia Commons
13
UNIDADE Introdução ao Estudo dos Minerais
Com a expansão do universo e, com isso, seu consequente resfriamento, após 
os três primeiros minutos do Big Bang ocorreu o processo de nucleossíntese dos 
elementos leves, também chamada de nucleossíntese do Big Bang ou primordial.
A nucleossíntese primordial teria ocorrido minutos após o Big Bang, quando a tem-
peratura ainda era extremamente elevada, da ordem de 1011 a 1015 kelvin, permitindo 
a formação de novos núcleos. Esta informação é corroborada, principalmente, por 
observações da concentração relativa dos elementos leves, sobretudo o Hélio, e devido 
à grande quantidade (cerca de 25%), não pode ter sido produzido pelas estrelas.
O processo de nucleossíntese dos elementos leves, a princípio, ocorreu por meio da 
combinação de prótons e de nêutrons, originados anteriormente durante a nucleogê-
nese, formando o deutério (2H). O deutério capturou um nêutron para produzir o trítio 
(3H) e também se juntou a prótons para produzir hélio (3He). No processo de formação 
do (4He), mediante a combinação do trítio (3H) com um próton, ou do hélio (3He) com 
o nêutron, houve a utilização de quase toda a quantidade disponível de nêutrons, o que 
justifica a elevada proporção de 4He no universo (cerca de ¼ da matéria). Pequenas 
quantidades de lítio (7Li) e berílio (7Be) também foram formadas (LING et al., 2016).
Os elementos mais pesados foram produzidos, posteriormente, no interior das 
estrelas pelo processo chamado de nucleossíntese estelar.
A Figura 4 abaixo esquematiza os processos de formação dos elementos da tabe-
la periódica:
Figura 4 – Processo de formação dos elementos da tabela periódica
Fonte: Adaptado de Wikimedia Commons
Formação do Sistema Solar
A hipótese mais aceita, atualmente, para a formação do sistema solar é denomina-
da Teoria Nebular. Nesta teoria, proposta em 1755 pelo filósofo alemão Immanuel 
Kant e desenvolvida em 1796 pelo matemático francês Pierre-Simon de Laplace, 
propõe que o Sistema Solar se originou há aproximadamente 4,6 bilhões de anos, 
quando uma nuvem de poeira e de gás molecular (essencialmente de H2), contraiu-se 
e formou o sistema solar.
14
15
Essa nuvem de gás e de poeira é chamada de Nebulosa Solar ( Figura 5 a seguir).
Figura 5 – Ilustração artística da nebulosa solar
Fonte: Wikimedia Commons
Entenda a origem da teoria de formação do sistema solar: https://youtu.be/YveAVAJdhXU
Formação do Planeta Terra
O planeta Terra formou-se há cerca de 4,6 bilhões de anos, por intermédio da 
acreção de matéria densa e quente que foi se resfriando com o passar do tempo.
O material mais pesado, como o ferro, ficou concentrado no interior do planeta; 
já os materiais mais leves (gases) ficaram na superfície.
Com isso, o planeta Terra originou-se em camadas distintas ( Figura 6).
Dº
2900
5100
650
400
km
CROSTA
OCEÂNIC
A 5-10km
CONTINENTAL 30-80km
ZONA DE BAIXA VELOCIDADE
MANTO SUPERIOR
MANTO TRANSICIONAL
MANTO INTERIOR
NÚCLEO EXTERNO
NÚCLEO INTERNO
DESCONTINUIDADE
DE MOHOROVICIC
DESCONTINUIDADE
DE GUTENBERG
Figura 6 – Camadas geológicas do planeta Terra
15
UNIDADE Introdução ao Estudo dos Minerais
O conhecimento da estrutura interna da Terra deve-se, essencialmente, ao estudo 
da propagação das ondas sísmicas geradas pelos terremotos. Essas ondas são pro-
pagações de energia que produzem vibração na crosta terrestre. A medição destas 
ondas é realizada por sismógrafos, aferindo a velocidade de propagação das ondas 
dos abalos sísmicos.
O modelo da estrutura interna do planeta distingue três grandes camadas concên-
tricas: a crosta, o manto e o núcleo.
As camadas estão separadas por descontinuidades que são limites definidos por 
mudanças na densidade e na composição dos materiais.
A crosta encontra-se separada do manto pela descontinuidade de Mohorovicic, 
localizada a profundidades que variam entre 30km e 70km.
O manto está separado do núcleo pela descontinuidadede Wiechert-Gutenberg, 
localizada a cerca de 2.900km de profundidade.
Crosta Terrestre
A crosta terrestre, também chamada de litosfera, é uma região sólida, formada 
principalmente por rochas à base de silício, magnésio e alumínio. É constituída por 
placas tectônicas em constante movimento, sendo divididas em duas camadas:
• SIAL: camada de rochas à base de silício e de alumínio, de densidade mais leve, 
presentes na crosta continental;
• SIMA: é a camada de rochas à base de silício e de magnésio, com maior densi-
dade, predominando no fundo dos oceanos.
Estas duas camadas são ilustradas no link a seguir:
Identificação das camadas SIAL e SIMA, disponível em: https://bit.ly/31pD6sv
Manto Terrestre
O manto é formado por silicatos em estado pastoso, chamado de magma. Ocu-
pa cerca de 80% do volume do planeta e fica logo abaixo da litosfera e chega até 
a 2.900 km abaixo da superfície. Sua temperatura varia de 100ºC, na região em 
contato com a litosfera, até 3.500ºC na região próxima ao núcleo. Essa grande di-
ferença da temperatura do manto é causada pelas correntes de convecção (Figura 7) 
originadas no manto, que movimentam as placas tectônicas na litosfera.
16
17
Formação de
Montanhas
Fossa
Oceânica
Litosfera
Formação
de Montanhas
Manto Atenosfera
Núcleo
Figura 7 – Correntes de convecção no manto terrestre
Fonte: Adaptado de Wikimedia Commons
O manto superior é constituído sobretudo de silicatos, que contém magnésio e ferro. 
Estudos revelaram que alterações de pressão e de temperatura alteram as propriedades e 
a forma destes silicatos, começando a fundir-se sob as condições do manto superior. Em 
grandes profundidades, estes silicatos apresentam uma estrutura cristalina mais compac-
ta, devido às altas pressões presentes. Na parte da litosfera oceânica, a espessura desta 
camada é de cerca de 100 km, podendo ser bem finas em algumas regiões.
Próximo da litosfera, o manto, indicado na Figura 8 a seguir, apresenta uma dimi-
nuição de sua temperatura. A cerca de 100 km, ela se aproxima da temperatura de 
fusão das rochas do manto, fundindo alguns dos silicatos presentes.
Manto
inferior
Aumento da velocidade das ondas sísmicas (km/s)
Manto
superior
(km) 0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
3 4 5 6 7
Litosfera
Crosta terrestre
Astenosfera
Mesofera
Figura 8 – Manto superior e inferior e o aumento da velocidade
das ondas sísmicas com o aumento da profundidade no planeta Terra
17
UNIDADE Introdução ao Estudo dos Minerais
Na profundidade de 200 a 400 km, há um aumento da pressão, mas a temperatura 
aumenta mais devagar, devido aos efeitos de convecção na astenosfera. Entre 420 e 
650 km, as propriedades do manto pouco se alteram com o aumento da profundidade.
No limite núcleo-manto, em cerca de 2.890 km de profundidade, ocorre uma 
mudança extrema nas propriedades, onde o material muda de uma rocha silicática 
sólida para uma liga de ferro líquida. Ocorre também um grande aumento da densi-
dade dos materiais, da ordem de 2,2 vezes, o que faz com que esta fronteira entre o 
manto e o núcleo seja plana, impedindo qualquer mistura entre elas.
Núcleo Terrestre
O núcleo (Figura 9) é a camada mais interior do planeta Terra e é formado prin-
cipalmente por níquel e ferro. As temperaturas chegam até a 5.000ºC. O núcleo 
interno encontra-se em estado sólido, sendo “revestido” pelo núcleo externo, que se 
apresenta em estado líquido-plástico.
Crosta
Manto
Quilômetros
0 10,000
Núcleo
externo
líquido
PKIKP
PKP
PKiKP
PP
PcP P
ScS
SS
S
Núcleo
interno
sólido
Figura 9 – Propagação de ondas sísmicas na parte interna do manto e núcleo
O conhecimento da composição do núcleo foi obtido após estudos de dados 
 astronômicos, experimentos de laboratório e dados sísmicos.
A massa do núcleo (cerca de 1/3 da massa total da Terra) é altamente densa, sen-
do explicada pela presença dos metais ferro e níquel, que são abundantes no cosmos. 
A teoria sobre a formação do núcleo da Terra é baseada no processo de Diferenciação.
Diferenciação: é o processo de migração dos elementos mais densos para o centro do pla-
neta e dos mais leves para a sua superfície.
18
19
A camada do núcleo estende-se a partir de 2.900 km até 6.370 km. Atualmente, 
essa camada é dividida em duas subcamadas, classificadas de acordo com seus res-
pectivos estados físicos: o núcleo interno e o núcleo externo.
O núcleo externo é líquido, apresentando alta fluidez, com viscosidade seme-
lhante à da água, em razão de sua temperatura perto dos 3.000ºC. Sua extensão vai 
de 2.900 km até 5.150 km. Sua composição é de Fe (≅ 90%), Ni (≅ 10%) e peque-
nas quantidades de Si e S. Devido a convecção e rotação terrestre, assume-se que o 
núcleo externo seja homogêneo.
O núcleo interno, com temperatura de cerca de 5.000ºC, é sólido, sobretudo por 
causa da presença de elevada pressão, em torno de três milhões de vezes maior do 
que a pressão atmosférica no nível do mar. É composto por uma liga metálica maciça 
de níquel-ferro, chamado também de NiFe.
Estrutura interna do planeta Terra: https://bit.ly/2TgsSpL
Pesquisa revela núcleo desconhecido com cristais de ferro: https://bbc.in/2HrjrBv
19
UNIDADE Introdução ao Estudo dos Minerais
Material Complementar
Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade:
 Livros
Para Entender a Terra
GROTZINGER, J.; JORDAN, T. Para Entender a Terra. 6. ed. Rio de Janeiro: 
Bookman, 2013.
 Vídeos
Entenda a origem da teoria de formação do sistema solar
https://youtu.be/YveAVAJdhXU
 Leitura
Novas pesquisas apontam que a Lua é um pedaço da Terra
https://bit.ly/3kyR0QJ
Estrutura interna do planeta Terra
https://bit.ly/2TgsSpL
Pesquisa revela núcleo desconhecido com cristais de ferro
https://bbc.in/2HrjrBv
20
21
Referências
BETEKHTIN, A. A Course of Mineralogy. Trad.: V. AGOL. Moscou: Peace Pub, 
1970. 641p.
DANA-HULRBUT, Manual de Mineralogia, vol. I e II, 1 ed. Ao Livro Técnico, 
1969.
K LEIN, C. ; DUTROW, B. Manual de ciência dos minerais. Tradução e revisão 
técnica: Rualdo Menegat. 23 ed. Porto Alegre: Bookman, 2012. 716p.
LING, S. J.; SANNY, J.; MOEBS, W. University Physics Volume 3. Houston: 
OpenStax, 2016. 616 p. 
OLIVEIRA FILHO, K. de S.; SARAIVA, M. de F. O. Astronomia e Astrofísica. 3. ed. 
Porto Alegre: Livraria da Física, 2014.
TEIXEIRA, W; TOLEDO, M. C. M.; FAIRCHILD, T. R.; TAIOLI. F. Decifrando a 
Terra. 2. ed. São Paulo: Oficinas de Textos, 2009.
Site Visitado
 ULBRA – Museu de Ciências Naturais. Vultos da Mineralogia. Disponível em: 
<http://sites.ulbra.br/mineralogia/vultos.htm>. Acesso em 19/01/2020.
21
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 diversaspropriedades, 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 resposta da 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:
• Composiçãoquímica;
• 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. Mineralogia óptica. 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
Mineralogia 
Responsável pelo Conteúdo:
Prof. Dr. Francisco de Assis Cavallaro
Revisão Textual:
Prof.ª Me. Alessandra Fabiana Cavalcanti
Fundamentos de Cristalografia
Fundamentos de Cristalografia
 
 
• Conhecer os fundamentos da estrutura e os sistemas cristalinos dos minerais e ter noções de cris-
taloquímica, podendo identificar e classificaros minerais conforme seus aspectos e propriedades.
OBJETIVO DE APRENDIZADO 
• Noções de Cristalografia;
• Simetria;
• Sistemas Cristalinos;
• Estruturas Cristalinas;
• Fator de Empacotamento Atômico (FEA);
• Densidade Atômica Planar;
• Fundamentos de Cristalografia Química.
UNIDADE Fundamentos de Cristalografia
Noções de Cristalografia
Conforme descreve Tilley (2014, p. 11) “os cristais são sólidos que possuem ordem 
de longo alcance. O arranjo dos átomos, em torno de um ponto qualquer de um cris-
tal, é idêntico ao arranjo em outro ponto qualquer equivalente do mesmo cristal”.
Portanto, podemos concluir que os cristais estão em todo lugar, sendo encontra-
dos em uma infinidade de locais, sendo que seu arranjo interno é bastante simétrico, 
com exceção de alguns defeitos que possam apresentar.
A ciência que estuda os cristais e os seus modos de formação e de organiza-
ção é denominada Cristalografia, que no início era coadjuvante à Mineralogia. 
No entanto, com o entendimento de sua importância, tornou-se uma área bastante 
particular e multidisciplinar, devido à relevância que o seu estudo pode proporcionar 
ao conhecimento das propriedades dos materiais.
Com a descoberta da técnica de difração dos raios X, foi possível a construção da 
estrutura atômica do cristal, possibilitando a obtenção de conhecimentos importan-
tes sobre a geometria e a estrutura atômica dos cristais.
Atualmente, a maioria dos novos materiais tem como base a cristalografia, com-
preendendo uma gama de produtos muito grande do nosso dia a dia, permeando 
nossa vida diária. De pequenos componentes eletrônicos a peças de aviões e satéli-
tes, a cristalografia estuda a estrutura da matéria, possibilitando aplicar suas técnicas 
na modificação de uma estrutura. Nesse sentido, o estado da arte da cristalografia 
pode ser exemplificado por diversos projetos, como na área de desenvolvimento 
de fármacos, em que a forma das células, principalmente no que se refere às suas 
propriedades de membranas, pode servir de base para a escolha e a criação de subs-
tâncias específicas e personalizadas.
Aqui estudaremos as características e algumas técnicas relativas aos cristais.
Simetria
Observando a natureza que nos rodeia, pode-se observar a existência de inúme-
ras evidências da presença de simetria (palavra grega que significa justa proporção). 
Estas observações podem ser feitas em nosso próprio corpo, em flores, em frutos 
flocos de neve, outros seres vivos etc. (Figura 1) para citar alguns casos.
Para Kuhn (2014), “a simetria é a igualdade, a semelhança, a harmonia, o equilí-
brio e/ou a correspondência entre as diferentes partes de um conjunto”.
Assim, por definição, um determinado sistema físico possuirá uma justa propor-
ção se uma determinada mudança for realizada e o sistema permanecer inalterado 
(MIESSLER; FISCHER; TARR, 2014). Esta definição é de grande importância à 
8
9
química, pois seu conhecimento permite antever e compreender propriedades de 
moléculas e de suas estruturas.
Figura 1 – Simetria na natureza
Fonte: Adaptado de Getty Images
Muitas moléculas podem ser descritas mediante sua simetria, identificando seus 
elementos e as operações de simetria envolvidos. Elementos de simetria são deter-
minados (ou definidos) por intermédio de uma operação de simetria. Assim, esse 
par, elementos e operações, devem ser muito bem conhecidos e de forma conjunta 
(MIESSLER; FISCHER; TARR, 2014). Isto é o que caracteriza um grupo matemático 
de simetria.
O Quadro 1 apresenta os elementos e as operações de simetria relacionadas:
Quadro 1 – Elementos e Operações de simetria
Elementos de simetria
• Eixo de rotação (Cn);
• Eixo de simetria (s ou σ);
• Centro de simetria ou de inversão (i);
• Eixo rotação-reflexão (Sn).
Operações de simetria
• Rotação (Cn);
• Reflexão (s ou σ);
• Inversão (i);
• Rotação-reflexão (Sn)
Fonte: Adaptado de MIESSLER; FISCHER; TARR, 2014
9
UNIDADE Fundamentos de Cristalografia
Uma operação de simetria pode ser aplicada a uma molécula se esta molécula apre-
sentar exatamente a mesma aparência que tinha antes da operação. Não havendo 
esta característica, não há a chamada operação de simetria (KLEIN; HULBUT, 
2012; MIESSLER; FISCHER; TARR, 2014).
A operação de simetria chamada Rotação (Cn) caracteriza-se pelo giro da molé-
cula em 360º ao redor de um eixo de rotação, adotando o sentido horário como sen-
do positivo e o anti-horário como negativo. O índice n chama-se ordem de rotação, 
sendo igual a 360° dividido pelo ângulo de rotação da molécula. Para exemplificar 
este tipo de operação, é apresentado no link a seguir no qual se apresentam os va-
lores de Cn para algumas moléculas.
Rotação (Cn), disponível em: https://bit.ly/35qNaCH
Museu de Minerais, Minérios e Rochas Heinz Ebert. Disponível em: https://bit.ly/2TiY2go
A operação seguinte é a reflexão (s ou σ), na qual é inserido um plano no centro 
da molécula com o objetivo de funcionar como um espelho. Assim, os átomos que 
ficam na frente deste plano, isto é, o espelho, devem ser igualmente encontrados na 
parte posterior desse plano como se estivesse sobre sua imagem especular. A Figura 
apresentada no link abaixo exemplifica esta operação.
Operação de reflexão, disponível em: https://bit.ly/2Hr60kW
Na terceira operação, a inversão (i), projeta-se cada átomo da molécula através de 
um ponto imaginário, localizado normalmente no centro da molécula. Através deste
Centro de inversão, invertemos os átomos de posição. A Figura 2 exemplifica esta 
operação (MIESSLER; FISCHER; TARR, 2014; TILLEY, 2014).
Figura 2 – Operação de inversão
Fonte: joinville.udesc.br
10
11
Na operação rotação-reflexão (Sn) ocorre a inversão da molécula, resultando em 
uma estrutura indistinguível da molécula inicial, conforme mostrado no exemplo da 
Figura 3 (MIESSLER; FISCHER; TARR, 2014). São observados os seguintes passos:
• Rotação de 360°/ n no eixo de simetria;
• Reflexão para um plano perpendicular ao de simetria.
Figura 3 – Operação de Rotação -Refl exão para C2 H2 Cl2
Fonte: coral.ufsm.br
Sistemas Cristalinos
No item anterior foi discutido a simetria de moléculas que compõem a estrutura 
do cristal, isto é, a simetria interna. Agora, focaremos na simetria externa da estru-
tura cristalina, analisando com mais detalhes algumas formas cristalinas de acordo 
com sua simetria.
Sistema Cúbico
Este sistema possui três eixos de simetria de ordem 2 perpendiculares entre si (seg-
mentos pontilhados, a e c) e quatro eixos de ordem 3, exemplificado no link abaixo.
Simetria Sistema Cúbico, disponível em: https://bit.ly/3mgWKih
Sistema Tetragonal
Neste grupo, temos um eixo de ordem 4, como mostra o link a seguir:
Simetria Sistema Tetraédrico, disponível em: https://bit.ly/3mfTrYJ
Ortorrômbico
Este sistema apresenta três eixos perpendiculares entre si, apresentando dois eixos 
C2, perpendiculares. O link abaixo apresenta uma imagem que ilustra este grupo.
Simetria Sistema Ortorrômbico, disponível em: https://bit.ly/2IYlkGq
11
UNIDADE Fundamentos de Cristalografia
Hexagonal
Possui um eixo de ordem 6 e três eixos de ordem 3, conforme ilustra a Figura 4:
Figura 4 – Simetria Sistema Hexagonal
Fonte: Adaptado de cristal.iqsc.usp.br
Simetria Sistema Cúbico, disponível em: https://bit.ly/3mgWKih
Estruturas Cristalinas
Átomos, íons ou moléculas, quando dispostos num arranjo espacial, formam uma 
estrutura cristalina, estruturando, através de seu posicionamento, uma matriz que 
se replica de forma ordenada ao longo de direções bem definidas. Nessa matriz, os 
átomos estão sempre ligados a seus vizinhos de contato.
Assim, as propriedades dos sólidos podem ser definidas a partir destas estruturas, 
embora, de acordo com as variações de pressão e de temperatura, alguns materiais 
podem apresentar outras estruturas cristalinas. Esta ordenação depende da regula-
ridade dos átomos, íons ou moléculas que se dispõem em relação a seus pares de 
contato. Pode ser de longo alcance, já que a característica de seus elementosformam 
uma rede que se replica regularmente, como é caso dos cristais. Em ordenação de 
curto alcance não há arranjo atômico preferencial, como nos vidros e nos polímeros, 
e também no caso da inexistência de ordenação, sempre que os átomos são dispos-
tos aleatoriamente, como, por exemplo, em gases.
Podemos definir uma rede cristalina como um agrupamento de células unitárias 
ordenadas e periódicas, composta pelos átomos do cristal, que estão alocadas e 
 repetidas em toda a estrutura deste cristal. Esta rede representa a simetria da estru-
tura cristalina, pois possui geometria de suas faces bem definida e também as posi-
ções dos seus elementos em seu interior. Essas células são caraterizadas pela forma 
e pelo tamanho, sendo essencialmente dependentes do tamanho dos elementos que 
as constituem; além de sua valência química e do estado de ionização dos átomos e 
das moléculas. Outro fator importante é o ambiente de formação desta célula pelas 
condições de temperatura e de pressão, podendo favorecer a formação de cristais 
com células unitárias muito diferentes, cujo processo é chamado de alotropia.
12
13
Exemplo de alotropia é o caso do carbono que está na natureza numa forma de gra-
fite e de diamante. Porém, há um grande número de cristais que formam células uni-
tárias regulares que podem ser analisadas e entendidas, podendo ser classificadas por 
meio de alguns parâmetros denominados parâmetros de redes (KELLY; KNOWLES, 
2012). Estes parâmetros são uma combinação entre as 3 (três) arestas, denominadas 
a, b e c, 3 ângulos, α, β e γ e os 3 comprimentos das arestas (Figura 5).
Partindo desta descrição, a tabela 1 apresenta todas as estruturas possíveis, redu-
zindo-se a um conjunto de sete arranjos exclusivos de geometrias da célula unitária, 
também denominado de sete sistemas cristalinos. De forma geral, podem-se con-
siderar pontos teóricos arranjados de forma periódica num espaço tridimensional, 
chamados de pontos de rede. Estes pontos substituem teoricamente os átomos e as 
esferas reais. As possibilidades limitam-se a um conjunto de 14 redes, denominadas 
de redes de Bravais. O empilhamento periódico dessas células gera redes de pontos 
(Figura 5), que são um agrupamento de pontos distribuídos no espaço tridimensional 
da estrutura, representando os átomos do cristal.
Figura 5 – Retículo cristalino de uma célula unitária com formato de paralelepípedo
Fonte: repositorio.ufu.br
 Tabela 1 – Parâmetros de rede para os setes sistemas cristalinos
Sistemas Eixos Ângulos
Cúbico a=b=c Todos os ângulos = 90°
Tetragonal a=b≠c Todos os ângulos = 90°
Ortorrômbico a≠b≠c Todos os ângulos = 90°
Monoclínico a≠b≠c 2 ângulos = 90° e 1 ângulo ≠ 90°
Triclínico a≠b≠c Todos os ângulos ≠ e nenhum = 90°
Hexagonal a1=a2=a3≠c 3 ângulos = 90° e 1 ângulo = 120°
Romboédrico a=b=c Todos os ângulos iguais, mas ≠ 90°
Recursos educativos sobre as Redes de Bravais. Disponível em: https://bit.ly/35mWtDI
Nos metais, em sua maioria, as estruturas cristalinas apresentam-se dentro de três 
configurações, conforme são descritas a seguir:
13
UNIDADE Fundamentos de Cristalografia
• Cúbica de Faces Centradas (CFC): célula com 4 átomos;
• Cúbica de Corpo Centrado (CCC): célula com 2 átomos;
• Hexagonal Compacta (HC): célula com 6 átomos.
Devido ao baixo empacotamento atômico, os metais não se cristalizam de acordo 
com a estrutura Cúbica Simples (CS), pois nesta estrutura há apenas um átomo na 
célula unitária.
Fator de Empacotamento Atômico (FEA)
Define-se o fator de empacotamento atômico como um valor percentual que 
 representa a fração do volume da célula unitária que é ocupada por uma certa quan-
tidade de átomos (SHACKELFORD, 2008).
* 
 
( 
átomosn volumedecada átomo
célulaFEA
volumedacélulaunitária
  °    =
 
  
Para a forma Cúbica Simples (CS):
( )
3 3
33
0
4 41 * 1* 3 3 0,52 52%
2
átomo r rcélula ou
a r
π π
 
 
  = =
Figura 6 – Forma Cúbica Simples (CS)
Fonte: Wikimedia Commons
Para a configuração Cúbica de Corpo Centrado (CCC):
14
15
( )
3 3
33
0
4 42 * 2* 3 3 0,68 68%
4 / 3
átomo r rcélula ou
a r
π π
 
 
  = =
Figura 7 – Cúbica de Corpo Centrado (CCC)
Fonte: Wikimedia Commons
Para a configuração Cúbica de Face Centrada (CFC):
( )
3 3
33
0
4 44 * 4* 3 3 0,74 74%
4 / 2
átomo r rcélula ou
a r
π π
 
 
  = =
Figura 8 – Cúbica de Face Centrada (CFC)
Fonte: JULCA; ALBERTO, 2019
Para a configuração Hexagonal (HC):
( )
3 3
33
0
4 46 6 3 3 0,74 74%
3 2 633 30
átomo x r x rcélula ou
a x r x xcos
π π
 
 
  = =
°
15
UNIDADE Fundamentos de Cristalografia
Figura 9 – Forma Hexagonal (HC)
Fonte: recursosbiblio.url.edu.gt
Densidade Atômica Planar
De acordo com Shackelford (2008, p. 519), a densidade atômica planar pode ser 
definida como o “número de átomos por unidade de área em determinado plano de 
uma estrutura cristalina”. Esta densidade, ρP, é calculada pela equação abaixo:
nº efetivo de átomos cujos centros são intersectados pela área selecionada ñ
área selecionadap
=
Para o cálculo da densidade planar, a área a ser considerada é a que intercepta a 
célula unitária diagonalmente. Para a configuração Cúbica de Corpo Centrado (CCC), 
o plano considerado para o cálculo é o (110), conforme mostrado na Figura 10.
Figura 10 – (a) Célula unitária Cúbica de Corpo Centrado (CCC) e (b) área cortada pelo plano (110)
Fonte: foz.unioeste.br
16
17
Exemplo 2 
Calcule a densidade planar em átomos do ferro α, que apresenta a configuração 
Cúbica de Corpo Centrado (CCC), no plano (110), cujo parâmetro de rede é 0,287nm.
Resolução 
nº efetivo de átomos cujos centrossão intersectados pela área selecionada 
área selecionada
pρ
=
De acordo com a Figura 10 (b), no centro há 1 átomo acrescido de quatro partes 
de átomo, que representam ¼ de átomo cada. A quantidade total de átomos neste 
plano é de 2 átomos (1 inteiro + 4 * ¼ = 2).
A área selecionada do plano (110), conforme ele é mostrado na Figura 10 (b), é 
de ( ) 22 2a x a a= . 
Com isso, podemos calcular a densidade planar ρP:
( )
12
13 2
2 2 2
2 17,2 10 1 ,72 1 0 /
2 0, 287
v
átomos átomos x x átomos mm
nm mm
ρ = = =
Densidade Atômica Linear
Definimos a densidade atômica linear como a quantidade de átomos sobre o com-
primento da linha em uma direção cristalina.
Conforme recomenda Shackelford (2008, p. 64) sobre o cálculo da densidade 
linear:
Ao fazer cálculos de densidade linear pela primeira vez, é importante 
ter em mente que estamos contando apenas os átomos cujos centros se 
encontram diretamente na linha de direção, e não com qualquer um que 
possa cruzar essa linha com seu centro deslocado. (SHACKELFORD, 
2008, p. 64)
Pode-se calcular a densidade atômica linear, ρL, usando a relação:
 
 L
N dediâmetros atônicos intersecionados na direçãorelacionada
comprimentodalinha selecionada
ρ °=
Exemplo 3 
Cálculo da densidade linear em átomos do cobre, que apresenta a configuração 
Cúbica de Face Centrada (CFC), no plano (110), cujo parâmetro de rede é 0,361nm.
17
UNIDADE Fundamentos de Cristalografia
Figura 11 – Representação de uma célula Cúbica de Face Centrada (CFC) na direção (110)
Fonte: foz.unioeste.br
Resolução
De acordo com a Figura 11, o comprimento da diagonal com intersecção no 
centro é de 2 a . Nesta diagonal, há um átomo inteiro e mais duas metades, totali-
zando a quantidade de 2 (dois) diâmetros de átomos. Com isso, podemos calcular a 
densidade atômica linear ρL:
( )
6
62 3,92 10 3,92 1 0 / 
2 0,361L
átomos átomos nmx x átomos mm
nm mm
ρ = = =
Índices de Miller
Cristais são caraterizados por átomos que ocupam posições pré-estabelecidas de 
acordo com o sistema cristalino utilizado. Porém, suas propriedades dependem da 
orientação cristalográfica, das direções cristalinas e dos planos cristalinos, e seu 
 estudo é importante para descrever a estrutura cristalina, sendo utilizados métodos 
de difração, cuja caraterística é medir diretamente a distância entre planos paralelosde pontos do reticulado cristalino.
O método de difração de raios X é utilizado para a determinação dos parâme-
tros e das propriedades do retículo cristalino, possibilitando a medição dos ângulos 
entre os variados planos. Para a identificação das direções e dos planos cristalinos, 
utilizamos os índices de Miller. Estes índices são uma notação utilizada para definir 
conjuntos de planos em uma rede de Bravais.
18
19
Os Índices de Miller são um dos vários métodos existentes, porém é o mais uti-
lizado, pois denotam as interseções das faces cristalinas com os respectivos eixos 
cristalinos. Segundo Klein e Dutrow (2012, p. 159), “os índices de Miller de uma face 
consistem em uma série de números inteiros que foram derivados das interseções 
por meio de inversão e, se necessário, com subsequente simplificação de frações”.
Os números atribuídos aos índices sempre se referem aos três eixos a, b e c. No 
entanto, conforme enumera Klein e Dutrow (2012, p. 159):
Quando as interseções exatas não são conhecidas, é conveniente em alguns 
casos utilizar um símbolo geral (hkl) para os índices de Miller. Nesse caso, h, 
k e I são, respectivamente, inversos das interseções racionais, porém inde-
finidos, ao longo dos eixos a, b e c. O símbolo (hkl) indicaria que uma face 
corta todos os três eixos cristalográficos sem implicar unidades relativas ao 
longo destes eixos. Se uma face for paralela a um dos eixos cristalográficos, 
um 0 é usado, pois 1/ 0∞= . (KLEIN; DUTROW, 2012, p. 159)
Outra observação sobre a escrita dos índices de Miller é que a tripla h, k e l são 
números inteiros positivos (Figura 1 2), sendo que, na ocorrência de número negativo 
é necessária a inclusão de uma barra acima do número, por exemplo, ( h ).
Figura 1 2 – Exemplo da representação dos índices de Miller
nas interseções do plano (hkl) com os respectivos eixos
Fonte: Wikimedia Commons
19
UNIDADE Fundamentos de Cristalografia
Figura 13 – Índices de Miller em planos na base cúbica.
Fonte: Wikimedia Commons
Quando aparecem quatro eixos cristalográficos, como estão presentes na configu-
ração hexagonal, há outro sistema derivado de classificação, denominado de índices 
de Miller-Bravais, simbolizados como (h k i l).
Para definir os Índices de Miller, é necessário percorrer o roteiro a seguir:
1. Determinar as interseções do plano que não passe pela origem com os 
respectivos eixos cristalográficos, podendo ou não pertencer a uma cé-
lula primitiva;
2. Encontrar os recíprocos (inversos das interseções);
3. Encontrar o MMC (mínimo múltiplo comum);
4. Reduzir aos menores números inteiros, multiplicando as frações pelo 
MMC;.
5. Definir o respectivo Índice de Miller na forma (h k l).
Exemplo 3
Supondo que as interseções de um plano cristalográfico x, y e z forem, respecti-
vamente, 1/2, 2 e 2/3, para determinar os Índices de Miller, seguiremos as etapas 
a seguir:
1. Encontrar os recíprocos (inversos das interseções): {2,1/2,3/2}.
2. Encontrar o MMC (mínimo múltiplo comum): 2.
20
21
3. Reduzir aos menores números inteiros, multiplicando as frações pelo 
MMC: 
1 32 2; ; 4;1;3
2 2
 × = 
 
 .
4. Defi nir os respectivos Índices de Miller: (4 1 3).
Fundamentos de Cristalografia Química
A formação dos cristais pode ser entendida mediante a compreensão de seus 
processos.
Para que se possa entender e explicar a composição estrutural e a orientação 
dos cristais é importante a compreensão dos processos de sua formação, que são 
dependentes, basicamente, de três fatores, a saber: temperatura, pressão e ambiente 
químico (Figura 14), que são as condições básicas para a formação. Assim, o cristal 
pode ser formado a partir de três diferentes maneiras:
• A partir de uma solução;
• A partir de uma substância fundida;
• A partir de um gás.
Temperatura
Pressão Ambientequímico
Formação
de cristais
Figura 1 4 – Fatores que infl uenciam a formação de cristais
Para exemplificar, será utilizada uma solução supersaturada de NaC𝓁 que sofrerá 
uma evaporação lenta e gradual, em que será observada a formação lenta de cristais. 
Quando essa evaporação, de forma lenta, ocorrer numa solução supersaturada do 
mineral, os íons C𝓁 – e Na+ atraem-se mutuamente pela diferença de carga (Figura  15), 
segregando-se da solução (CANTO, 1997).
Lembre-se: uma solução supersaturada é aquela que possui uma quantidade maior de so-
luto do que uma solução saturada. Por um aquecimento, muitas vezes, é possível obter a 
supersaturação, apesar de apresentar-se instável, podendo, em geral, precipitar o excesso 
de soluto.
21
UNIDADE Fundamentos de Cristalografia
Figura 15 – Formação de Cristais de NaC𝓁 a partir de uma solução
Fonte: people.ufpr.br
O processo de cristalização, utilizando soluções, relaciona-se de forma direta com 
a solubilidade das substâncias no solvente. Porém, um fator importante é a tempera-
tura, que ao ser diminuída, influencia a solubilidade do soluto, diminuindo-a também, 
obtendo-se, assim, o processo de cristalização. Outro fator importante será a pres-
são. Quanto maior a pressão aplicada no sistema, maior será a quantidade do soluto 
que permanecerá solubilizado. Desta forma, a formação de cristais, considerando 
uma solução, pode acontecer a partir da evaporação lenta e gradual do solvente, 
da diminuição da temperatura (diminuição da solubilidade) e da pressão (ATKINS; 
JONES, 2012). Quando a energia é diminuída, consequentemente a temperatura 
diminui também, forçando as moléculas a iniciarem o processo de agregação e, por 
sua vez, a formação de cristais de gelo. De uma forma menos frequente, em relação 
às outras duas, a formação de cristais a partir de um gás é, também, decorrência de 
uma diminuição da temperatura de forma lenta, que faz com que as moléculas do gás 
possam se unir para iniciar o processo de formação do sólido cristalino (MILOVSKY; 
KONONOV, 1985; TILLEY, 2014; KLEIN; HULBUT, 1999). Assim, a formação 
dos cristais é influenciada, basicamente, pela sua constituição e pelas condições 
de temperatura e de pressão do ambiente em que o cristal é formado. Outro fato 
importante é a velocidade de resfriamento e as condições de intemperismo químico 
do ambiente, que contribuem de forma significativa para a formação de cristais. 
Os elementos químicos que farão parte da assembleia do cristal devem participar em 
quantidades suficientes, senão outros elementos estranhos à estrutura, caso estejam 
presentes no mesmo ambiente, podem ser inseridos e utilizados no arranjo atômico, 
podendo modificar as características do cristal. A maioria dos minerais pode ser for-
mada à temperatura que varia de 1.200ºC até dezenas de graus negativos. A pressão 
pode ser de 1 a 20.000 atm (atmosferas). O principal problema ao se tentar repro-
duzir essas condições no laboratório é a reprodução exata da natureza química das 
substâncias que se têm no ambiente de formação do cristal, que são fatores cruciais 
para a formação adequada desse cristal (POPP, 2010; TILLEY, 2014). Porém, pode-
-se descobrir em quais condições ocorreu a formação do cristal por meio de ensaios 
laboratoriais chamados de termometria geológica. Ela se fundamenta na medida 
de ponto de fusão e inversão, dissociação e exsudações, mudança em propriedades 
físicas e recristalização e inclusão fluida (TILLEY, 2014).
22
23
Estas condições podem gerar inúmeros tipos de cristais, e, por conseguinte, 
 minerais de muitos tipos. Destes, os mais comuns formadores de rochas, como, por 
exemplo, o quartzo e o feldspato, que são formadores do granito, até minerais raros 
como a benitoíte (Figura 16). Este cristal possui coloração azul e é pertencente ao 
grupo dos ciclosilicatos.
Figura 16 – Benitoíte
Fonte: Wikimedia Commons
23
UNIDADE Fundamentos de Cristalografia
Material Complementar
Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade:
 Sites
Museu de Minerais, Minérios e Rochas Heinz Ebert
https://bit.ly/37yjrKE
 Leitura
Programa interativo revela estrutura de cristais para estudantes
https://bit.ly/37zudR4Formação e imperfeições na estrutura cristalina
https://bit.ly/35o15tk
Recursos educativos – Redes de Bravais
https://bit.ly/3obLtS6
24
25
Referências
ASHCROFT, N. S.; MERMIN, N. D. Solid State Physics. New York: Harcourt, 1976.
ATKINS, P.; JONES, L. Princípios de química: questionando a vida moderna e o 
meio ambiente. 5. ed. Porto Alegre: Bookman, 2012.
CALLISTER JR., W. D. Materials science and engineering: an introduction. 4. ed. 
New York: J. Wiley & Sons, 1997.
CANTO, E. L. Minerais, minérios, metais: de onde vem? Para onde vão? 4. ed. 
São Paulo: Moderna, 128 p., 1997.
HILL, 1998. VAN VLACK, L. H. Princípio de ciência dos materiais. Edgar 
 Blucher, 1984.
JULCA, M.; ALBERTO, M. Efecto del tiempo de envejecimiento en la absorción 
óptica de nanopartículas de plata obtenidos por reducción química. 2019. Dispo-
nível em: <http://dspace.unitru.edu.pe/bitstream/handle/UNITRU/13232/MAR-
TINEZ%20JULCA%2C%20Milton%20Alberto.pdf?sequence=1&isAllowed=y>. 
Acesso em: 23/10/2020.
KITTEL, C. Introdução à Física do Estado Sólido. Rio de Janeiro: Editora Gua-
nabara Dois, 1978.
KLEIN, C.; DUTROW, B. Manual de ciência dos minerais. Tradução e revisão 
técnica: Rualdo Menegat. 23 ed. Porto Alegre: Bookman, 2012. 716p.
 ________; HULBUT, C. Manual of Mineralogy. 21 ed. Nova Iorque: John Wiley 
& Sons, 569 p., 1999.
KUHN, J. I. Cristalografia. Porto Alegre: EDIPUCRS, 2019.
LEINZ, V.; CAMPOS, J. E. S. Guia para determinação de minerais. 9. ed. São 
Paulo: Ed. Nacional. 1982. 149p.
MIESSLER, G. L.; FISCHER, P. J.; TARR, D. A. Química inorgânica. São Paulo: 
Pearson, 5. ed., 2014.
MILOVSKY, A. V.; KONONOV, O. V. Mineralogy. Moscou: Mir Publishers, 1985.
PADILHA, A. F. Materiais de engenharia. São Paulo: Hemus, 1997.
POPP, J. H. Geologia geral. 14. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2001.
SHACKELFORD, J. F. Introdução à ciência dos materiais para engenheiros. 
Tradução: Daniel Vieira; Revisão técnica: Nilson C. Cruz. São Paulo: Pearson Pren-
tice Hall, 2008.
SMITH, W. F. Princípio de ciência e engenharia dos materiais. 3. ed. Portugal: 
McGraw.
25
UNIDADE Fundamentos de Cristalografia
TILLEY, R. J. D. Cristalografia, cristais e estruturas cristalina. São Paulo: Ofici-
na de Textos, 2014.
WORTMAN, J. J.; EVANS, R. A. “Young’s modulus, shear modulus, and 
Poisson’s ratio in silicon and germanium”, J. Applied Physics, vol. 36(1), pp. 
153–156, Jan. 1965.
26
Mineralogia
Responsável pelo Conteúdo:
Prof. Dr. Francisco de Assis Cavallaro
Revisão Textual:
Prof.ª M.ª Alessandra Fabiana Cavalcanti
Os Minerais e as Rochas
Os Minerais e as Rochas
 
 
• Conhecer os fundamentos de Petrologia e compreender os processos de formação e de com-
posição mineralógica das rochas e a formação dos minerais.
OBJETIVO DE APRENDIZADO 
• Introdução;
• Formação dos Minerais;
• Classificação de Minerais;
• Rochas: Assembleias Minerais;
• Ciclo Genético das Rochas.
UNIDADE Os Minerais e as Rochas
Introdução
A Petrologia é a ciência que estuda as rochas em termos da sua mineralogia, tex-
tura, composição química, classificação e de suas estruturas (TEIXEIRA et al., 2009).
Os minerais são compostos químicos que podem também ser simples elementos 
químicos. Eles têm composição química definida dentro de limites predefinidos, 
e sua formação e cristalização ocorrem, em nosso planeta, por intermédio de 
processos inorgânicos de forma natural, mas também ocorrem fora da Terra, em 
outros planetas e asteroides (TEIXEIRA et al., 2009). Estes compostos químicos 
são formados por reações de substâncias químicas, ora perdendo, ora ganhando 
elétrons, tornando-se compostos iônicos ou mediante o compartilhamento de elé-
trons. Os íons formam um composto iônico pela ação da atração eletrostática cou-
lombiana entre os íons negativos (ânions) e íons positivos (cátions), conhecida por 
ligação iônica. De maneira semelhante, o compartilhamento de elétrons ocorre 
por intermediação das ligações covalentes. A cristalização de um mineral ocorre 
quando íons (ou átomos) associam-se para formar uma estrutura, agrupados em 
uma proporção adequada. Esta estrutura é construída a partir de uma ordenação 
tridimensional homogênea, isto é, é replicada nas três direções. Consequentemen-
te, um mineral pode ser definido pela sua composição química e por propriedades 
cristalográficas, identificando-o como único, recebendo um nome e constituindo 
uma espécie mineral.
Uma assembleia de minerais, agregados por diferentes processos geológicos, que 
permanecem unidos de forma coerente é chamada rocha. Quando uma rocha ou 
mineral possuir valor econômico é chamada minério.
Um mineral pode ser definido pela sua composição química e por propriedades cristalo-
gráficas, que dão a ele um caráter único.
Formação dos Minerais
A formação dos minerais está intimamente relacionada aos componentes quí-
micos e às condições de pressão e de temperatura predominantes no local de sua 
gênese. Utilizam-se do processo de cristalização, que consiste no crescimento de um 
mineral num meio líquido ou gasoso por meio da aglutinação de átomos em propor-
ções químicas adequadas, seguindo arranjos cristalinos ordenados tridimensionais. 
Como exemplo desse tipo de ordenamento, por ligação covalente, os átomos de 
carbono ligam-se entre si para formar a estrutura cristalina do diamante. Sua forma 
básica é a tetraédrica, multiplicando e realizando ligações a outros tetraedros; além 
de compor uma estrutura tridimensional regular (Figura 1).
8
9
Figura 1 – Cela unitária do diamante, mostrando sua estrutura cristalina tetraédrica
Fonte: Wikimedia Commons
Entretanto, esse processo de crescimento do cristal ocorre num ambiente com 
características específicas. Neste caso, em altas temperaturas e pressões, que estão 
presentes em grandes profundidades no interior da Terra (em câmaras vulcânicas).
Como se formam os cristais de quartzo? Disponível em: https://bit.ly/2FOVpj5
Outro exemplo de cristalização com arranjo tridimensional ordenado, agora em um 
mineral com ligações iônicas, é o cloreto de sódio (NaCl). Seu arranjo geométrico é oc-
taédrico, em que o íon de um elemento é circundado por seis íons do outro elemento.
Figura 2 – Representação da estrutura cristalina cúbica do cloreto
de sódio (NaCl) e da geometria octaédrica de ordenação dos átomos
Fonte: Wikimedia Commons
Uma característica interessante são os tamanhos relativos dos íons do sódio e do 
cloro (Figura 2), que permitem uma boa precisão no ajuste do arranjo tridimensional. 
É uma caraterística dos minerais mais comuns. Neste caso, os cátions são pequenos 
e os ânions são grandes. Assim, os ânions ocupam mais espaços de uma estrutura 
9
UNIDADE Os Minerais e as Rochas
cristalina em relação aos cátions. A configuração dessas estruturas, em sua maioria, 
é formada pela forma de disposição dos ânions e a posição relativa dos cátions entre 
eles. Outro fator relevante sobre os cátions é que, possuindo tamanhos e cargas se-
melhantes, podem realizar substituições mútuas, não alterando a estrutura cristalina. 
Contudo, neste caso, consegue-se modificar a composição química do cristal para 
formar os minerais isomorfos (iso = igual; morphos = formas). Este intercambio, 
denominado substituição catiônica, é frequente em minerais ricos em íons silicatos 
(SiO4
4-). Um mineral característico desse processo é a olivina, mineral abundante 
em rochas do tipo ígnea (ou vulcânicas). Nesse processo, o íon ferro (Fe2+) e o íon 
magnésio (Mg2+) podem permutar entre si, pois os dois têm tamanho e cargas iguais, 
criando a olivina, podendo ter composição ferrífera (Fe2SiO4), uma composição mag-
nesiana (Mg2SiO4) ou uma composição mista dada pela fórmula: (FeMg)2SiO4.
A estrutura cristalina inicia-se a partir de cristais individuais, que são unidades bá-
sicas do arranjo tridimensional. As superfícies planas, características de um cristal, 
são seus limites e são denominadas faces cristalinas, caracterizando a representação 
da ordenação dos átomos que constituem a estrutura (Figura 3).A forma geométrica 
cúbica simples da halita (que é um sal de rocha de origem sedimentar de fórmula NaCl) 
corresponde à forma do arranjo de seus íons, assim como a forma geométrica hexa-
gonal do quartzo está intimamente relacionada à ordenação estrutural de seus átomos.
Na+ Cl-
Figura 3 – Estrutura cristalina da halita (Cloreto de Sódio – NaCl)
Fonte: Adaptado de Getty Images
Entretanto, para que ocorra este processo de crescimento de cristais grandes com 
boa definição, tem de haver tempo suficiente, pois seu crescimento é lento. É preciso 
ter também o necessário espaço para que este crescimento possa acontecer sem 
concorrência de outros cristais vizinhos. Esta situação não é a mais comum, pois 
os espaços normalmente encontram-se preenchidos e o tempo de cristalização, em 
geral, é curto. Assim, os cristais acabam crescendo sobrepostos, aglutinando-se de 
maneira intensa, tornando-se um grão, que a olho nu parecem uma massa sem for-
ma definida (link abaixo), pois poucos grãos ou nenhum terão face cristalina. Porém, 
10
11
a cristalinidade desse grão pode ser identificada de várias formas, como por suas 
propriedades ópticas, por exemplo.
Quartzo: Suas faces cristalinas não são, aparentemente, visíveis a olho nu nesta amostra 
cristalina, disponível em: https://bit.ly/37vZfZX
Quando o tempo de cristalização é muito pequeno, não há tempo para o de-
senvolvimento de cristais, isto é, não há tempo de formar uma estrutura ordenada 
de seus átomos, acarretando o crescimento de uma forma amorfa, chamada de 
vítrea, muito comum em rochas vulcânicas. Esse material amorfo ou vítreo sofre 
uma solidificação, a partir de um fluido, não possuindo nenhum ou pouco ordena-
mento atômico, formando uma superfície irregular. O vidro costumeiramente forma 
uma estrutura que se repete espacialmente por umas duzentas ou mais células, mas 
depois perde sua regularidade, tornando-se, claro, irregular. Quando o material é 
quebrado, forma uma superfície que lembra uma forma de uma concha (Figura 4), 
assemelhando-se a um vidro quebrado.
Figura 4 – Obsidiana, rocha vulcânica, com fratura conchoidal
Fonte: Wikimedia Commons
O estado cristalino pode ser desenvolvido a partir do estado físico amorfo ao intro-
duzi-lo em um meio com quantidade de calor e de tempo adequados. Esse processo 
é comum em magmas (rochas fundidas). A cristalização pode ocorrer diretamente a 
partir de vapores sem passar pelo estado líquido do material. Esse processo de con-
densação de minerais deve ter sido importante durante a formação de nosso sistema 
solar, a partir de uma nebulosa (P RESS et al., 2006). A cristalização pode ocorrer 
também em solução aquosa em temperatura baixa (<100ºC), sendo importante na 
gênese de rochas sedimentares. Em ambientes onde a pressão e/ou a temperatura 
promovem a instabilidade em estruturas cristalinas pré-existentes, pode ocorrer uma 
reestruturação, adequando-as às novas condições sem que haja o processo de fusão. 
Essa reestruturação de minerais é característica de rochas metamórficas.
11
UNIDADE Os Minerais e as Rochas
Quando dois ou mais minerais possuem estruturas cristalinas diferentes, mas suas 
composições químicas são semelhantes, é dada a denominação de minerais poli-
morfos (poli = muitos; morphos = formas). O exemplo mais conhecido é o diamante 
e a grafita (polimorfos do carbono).
Importante!
Minerais isomorfos (iso = igual) possuem semelhança em sua estrutura cristalina, con-
tudo composições químicas diferentes.
Classificação de Minerais
De forma geral, em mineralogia descritiva, a maneira usual de estudar os minerais 
é agrupá-los em relação a características semelhantes. A característica aniônica do mi-
neral é usada como critério químico de classificação (Tabela 1). Assim, por exemplo, o 
mineral Olivina (Mg2SiO4), com seu radical aniônico (SiO4
2–), é classificado como silica-
to (Tabela 1). A exceção ocorre em elementos (naturais) puros não ionizados, denomi-
nados de elementos nativos. Essa forma de classificação de minerais é muito parecida 
com a utilizada pela química inorgânica. Os minerais com características aniônicas pa-
recidas tendem a se desenvolver em processos físico-químicos semelhantes. Em geral, 
ocorrem naturalmente associados entre si. Suas propriedades morfológicas e físicas 
são muito mais próximas em relação a outros minerais com cátions semelhantes.
Tabela 1 – Algumas classes químicas de minerais
Classe
Ânions 
definidores (Íons)
Exemplos
Elementos nativos Nenhum Cobre metálico (Cu)
Óxidos e Hidróxidos Oxigênio – O2-Hidroxila – OH–
Hematita (Fe₂O₃)
Brucita (Mg(OH)₂)
Haletos Cloreto – (Cl
–), fluoreto (F–),
Brometo – (Br–), iodeto (I–) Halita (NaCl)
Carbonatos Carbonato (CO32–) Calcita (CaCO3)
Sulfatos Sulfato (SO42–) Anidrita (CaSO4)
Silicatos Silicato (SiO44–) Olivina (Mg2SiO4)
Fonte: PRESS et al., 2006
Apesar de existir milhares de minerais catalogados, há um grupo de aproximada-
mente 30 minerais mais comuns que constituem a maioria das rochas que formam 
a crosta terrestre. Esse grupo é chamado, com frequência, de minerais formadores 
de rochas e é um reflexo do número limitado de elementos químicos encontrados na 
crosta terrestre, conforme é mostrado na tabela 2. Basicamente, a crosta é formada por 
nove elementos químicos, sendo os silicatos aproximadamente 97% (em volume), domi-
nante na constituição da crosta continental, cuja espessura pode alcançar algumas de-
zenas de quilômetros (70km, no Himalaia, por exemplo). As demais classes, apesar de 
se apresentarem em menor quantidade, têm importância pelo seu interesse econômico.
12
13
Tabela 2 – Constituição mineralógica da crosta continental
Classe mineral Espécie ou grupo mineral
% em 
volume
Silicatos
Feldspatos 58
Piroxênios e anfibótios 13
Quartzo 11
Micas, clorita, argilominerais 10
Olivina 3
Epítodo, cianita, andaluzita,
Sillimanita, granadas, zeólitas etc. 2
Carbonatos, Óxidos, Sulfetos, 
Haloides etc.
3
Fonte: TEIXEIRA et al., 2009
Entenda mais sobre a Classificação sistemática dos minerais.
Disponível em: https://youtu.be/PXveci_QqgA
Rochas: Assembleias Minerais
As rochas são produtos de uma assembleia de minerais consolidados natural-
mente. Suas propriedades estão relacionadas ao processo de formação, à força 
de ligação entre seus átomos constituintes. Em sua agregação mineralógica, há 
minerais essenciais e minerais acessórios. Os minerais essenciais são os mais 
abundantes numa determinada rocha e suas proporções determinam sua nomen-
clatura. Esta assembleia de minerais pode pertencer ao mesmo tipo mineralógico, 
denominado rocha monominerálica, como é o calcário, o mármore e o quartzi-
to. Ao contrário, se forem de tipos diferentes, são denominadas pluriminerálicas, 
exemplificando, há o granito e o gabro.
Uma classificação genética pode ser utilizada para agrupá-las, isto é, conforme o 
modo e sua formação na natureza, observando as características que são semelhan-
tes. Desta forma, podem ser subdivididas, segundo este aspecto, em três grupos, 
conforme é mostrado na Figura 5.
Rochas
Ígneas Sedimentares Metamór�cas
Figura 5 – Tipos de Rochas
13
UNIDADE Os Minerais e as Rochas
Ígneas ou magmáticas
São rochas que se originam do resfriamento de rocha fundida (magmas) e são carac-
terizadas por um alto grau de dureza e de resistência. Possuem importância econômica 
na obtenção de minérios, a partir de seus minerais constituintes de sua composição e 
para a produção de materiais derivados. Sua distribuição na superfície terrestre repre-
senta 80% em volume, mostrando a importância desse tipo de rocha. Outra carac-
terística é sua textura, que está relacionada diretamente à velocidade de resfriamento 
do magma. Se o resfriamento for muito rápido, haverá menor formação de estrutura 
cristalina e sua aparência assemelhar-se-á a uma estrutura vítrea (Figura 6). Porém, se 
o resfriamento for lento o suficiente, haverá crescimento de cristais, cujo tamanho de-
penderá do tempo de resfriamento. Baseando-se nestas caraterísticas, podemos