Aula 5 - Minerais e suas propriedades

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Minerais e suas propriedades
• Material de apoio:
CTG - Dept. de Geologia
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Acervo de Minerais on line da Unesp
Apêndice no final do Decifrando a Terra
www.webmineral.com
Sumário
• Minerais e suas origens;
• Propriedades físicas e morfológicas dos 
minerais;
• Propriedades elétricas;
• Propriedades magnéticas;
• Propriedades químicas
• Rochas e minerais industriais;
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• Como se formam os minerais?
• Qual a importância dos minerais ao homem?
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Classificação Sistemática dos Minerais
Agrupados com base no ânion ou radical
aniônico dominante na fórmula química (James
Dana);
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•Elementos Nativos
•Sulfetos
•Sulfossais
•Óxidos
•Halóides
•Carbonatos
•Nitratos
•Boratos
•Sulfatos e cromatos
•Fosfatos, arseniatos e 
vanadatos
•Tungstatos e molibdatos
•Silicatos:
•Piroxênios
•Anfibólios
•Argilominerais
•Micas e Talco
•Feldspatos
•Plagioclásios
•Feldspatóides
•Quartzo
• Substância homogênea, inorgânica, de ocorrência
natural com propriedades químicas e físicas definidas
em estado sólido;
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Ouro 
associado a 
quartzo
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Ilmenita
Tirolita
• Composição química bem definida: pode ser 
representado por uma fórmula química;
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Dolomita: 
CaMg(CO3)2
Pirita: FeS2
• Outros minerais podem apresentar uma série, onde um
elemento pode ser total ou parcialmente substituído por outro;
• Um exemplo seria os piroxênios que apresentam composição
química podendo variar com os elementos Mg e Fe que se
substituem mutuamente em várias proporções na composição
do mineral (solução sólida) - (Mg,Fe)SiO2 (Enstatita –
Hiperstênio).
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Enstatita (Piroxênio)
(Mg, Fe)SiO2
• Os minerais podem ser constituídos por um único elemento
químico, tais como o ouro nativo (Au), o antimônio (Sb) e o
diamante (C);
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Cristal de Diamante
Cristal de Bismuto
Cristais de Enxofre
Cristais de Antimônio
• Entretanto, devido à tendência natural que os elementos químicos
mais abundantes no universo tem de se combinarem entre si, a
maioria dos minerais são compostos formados por dois ou mais
elementos;
• Pirita – FeS2
• Ortoclásio – KAlSi3O8
• Alguns possuem uma composição mais complexa:
Pumpellyita – (Fe2+)(Ca2(Fe
2+Fe3+)(Al,Fe3+)2Si3(O,OH)14)
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• Isomorfismo – Minerais com diferentes composições
químicas que apresentam mesma estrutura
cristalina.
Ex: Halita (NaCl) e Silvita (KCl).
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• Solução Sólida - propriedade comum em vários minerais e é
controlada pelo intercâmbio de determinados elementos na
estrutura cristalina; (íons com valência diferente, mas com
raio iônico semelhante; também ocorre pelo controle da
temperatura).
• Substâncias de composição intermediária, comum em
olivinas.
Ex: Forsterita (Mg2SiO4) e Faialita (Fe2SiO4)
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• Polimorfismo - propriedade de uma substância química se
cristalizar em diferentes tipos de arranjos atômicos, ou seja,
minerais com mesma composição química mas com estrutura
diferente;
• Pressão e temperatura são os principais fatores que
possibilitam o polimorfismo;
Ex: Diamante (C) e Grafita (C).
• O diamante (+denso) forma-se no manto a em condições de
alta T e P, enquanto que a grafita (-densa) na crosta;
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Origem dos Minerais
• Se formam pela cristalização a partir do
resfriamento de magmas;
• Rearranjo de íons em temperaturas
intermediárias (metamorfismo);
• Precipitação de sais pela evaporação de uma
solução;
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• Estrutura cristalina: possui arranjo atômico
geometricamente ordenado;
• Cristal: sólido homogêneo com ordem interna
regular limitado por faces planas;
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Halita: NaClArranjo atômico 
Cl-Na+
Cristal de 
Topázio
• Sempre que sua cristalização se der em condições
ideais, a organização atômica interna do mineral se
manifestará em uma forma geométrica externa com a
consequente formação de vértices, arestas e faces
naturais;
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Tremolita
Forma 
Cristalográfica
Topázio
• Mineralóide: Qualquer sólido ou líquido que ocorre
naturalmente, sem arranjo sistemático de átomos
(estrutura cristalina);
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Âmbar
Obsidiana
Mercúrio
• O gelo formado nas regiões polares é considerado um
mineral, no entanto, a água em estado líquido, não;
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Imagens de microscópio de varredura eletrônica
(MVE) mostrando cristais de gelo.
• Rocha: Agregado natural e multigranular
formado de um ou mais minerais e/ou
mineralóides;
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Granito
(Rocha composta 
por minerais)
Quartzo
(Mineral)
Biotita
(Mineral)
Feldspato
(Mineral)
• Minério – é um termo usado quando a rocha ou
mineral apresenta importância econômica;
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Bauxita – rocha rica em oxi-hidróxido de
alumínio
Pechblenda (Uraninita) – rocha rica em
Óxido de Urânio
Propriedades Físicas e Morfológicas 
dos Minerais
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Identificando os minerais
Hábito Cristalino
• É a forma geométrica habitual externa do mineral que reflete o
arranjo atômico interno (estrutura cristalina);
• Tipos:
1. Prismático (colunar);
2. Fibroso;
3. Acicular (agulhas);
4. Tabular (maciço)
5. Lamelar (lâminas);
6. Equidimensional;
7. Botroidal (glóbulos em grupo);
8. Esferoidal;
9. Pulverulento;
10. Dendrítico (arborescente);
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Magnesita
• Alguns minerais tem hábitos cristalinos tão distintos que os
tornam facilmente reconhecíveis;
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Magnetita (Fe3O4) -
Octaedro
Micas - Tabular
Galena (PbS2)- Cúbico
Calcita (CaCO3) - Romboedro
Limonita Fe(OH)3- Botroidal
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Transparência
• É a capacidade de permitir a passagem de luz;
• Tipos:
1. Transparentes – não absorvem ou pouco absorvem luz;
2. Translúcidos – absorvem consideravelmente a luz;
3. Opacos – absorvem totalmente a luz;
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• A transparência pode depender da espessura do mineral.
Alguns se tornam transparentes em camadas delgadas;
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Brilho
• Quantidade de luz refletida pela superfície do 
mineral;
• Tipo:
1. Metálico – reflete > 75% da luz incidente;
2. Não-metálico – reflete < 75% e divide-se em:
- Vítreo (brilho da fratura fresca do vidro);
- Gorduroso (brilho do azeite);
- Sedoso
- Terroso
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Brilho metálico da Hematita
Brilho terroso da Caulinita
Brilho vítreo do Quartzo
Brilho gorduroso da Esfalerita
Cor
• Resulta da absorção seletiva de parte do espectro que
compõe a luz. Existem alguns fatores que colaboram para
absorção como:
• 1) elementos de transição (Fe, Cu, Ni, Cr, V) na composição
química do mineral;
• 2) defeitos na estrutura atômica e;
• 3) pequenas inclusões de minerais;
• Tipos:
1) Idiocromáticos: Cor característica (enxofre);
2) Alocromáticos: Cor variada (turmalina, quartzo);
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Quartzo enfumaçado
Quartzo rosado
Enxofre (Idiocromático)
Quartzo - Alocromático
Quartzo leitoso
Traço
• Traço, ou a cor do traço, representa a cor do pó mineral.
Obtêm-se a cor do pó mineral riscando-o sobre uma
superfície branca de porcelana;
• Muito útil para identificar tipos de minerais ferrosos e opacos
que apresentam traços de variadas cores (vermelho, marrom,
amarelo, etc.);
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Traço da Hematita – Vermelho acastanhado
Dureza
• Resistência que o mineral apresenta ao ser riscado;
• Depende do tipo de ligação química;
• A escala de dureza foi proposta pelo mineralogista
australiano F. Mohs: Dureza de minerais comuns;
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Fratura
• Superfície irregular e curva, formada após a quebra do mineral
que é controlada pela estrutura atômica (maneira como o
mineral se quebra quando a clivagem é ausente);
• Éa forma como o mineral quebra quando não são produzidas
pelos planos de clivagem;
• Geralmente, são os minerais que apresentam ligações químicas
fortes iguais em todas as direções;
• Tipo:
1. Irregular: superfícies rugosas e irregulares;
2. Conchoidal: superfícies lisas e curvas (forma de concha);
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Fratura Conchoidal em vidro vulcânico
Fratura Conchoidal em quartzo
Fraturas Irregulares em Limonita
Clivagem
• Tendência do mineral se partir em planos regulares
relacionados com a estrutura cristalina;
• Quando o mineral é submetido a esforços externos este pode
romper-se em planos preferenciais;
• Na estrutura de muitos minerais, algumas ligações químicas
são mais fracas que outras. É ao longo dessas ligações fracas
que os minerais tendem a quebrar;
• Todo plano de clivagem é paralelo a uma face cristalina;
• Um mesmo mineral pode apresentar mais de um plano de
clivagem;
• Nem todos os minerais apresentam clivagem, neste caso, diz-
se clivagem ausente ou não observável;
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Ligações fracas
Ligações fortes
Faca
• Tipos de clivagem:
Perfeita, boa ou imperfeita;
Podem variar em até 3 direções;
• A clivagem geralmente atua nos
planos de fraqueza da estrutura
cristalina;
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Calcita – perfeita em 3 direções
• Direção dos planos de clivagens:
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Perfeita em 1 direção
Perfeita em 2 direções
Perfeita em 3 direções
• Muscovita – clivagem perfeita em uma
direção;
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• Feldspato – clivagem boa e imperfeita (2
direções);
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• Halita – clivagem perfeita em 3 direções;
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• Clivagem ausente em quartzo;
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Densidade Relativa
• É defini-se através da razão entre quantas vezes o volume
do mineral é mais pesado que o volume da água (H2O)
expressa em g/cm³;
• Maioria dos minerais formadores de rocha:
2.5 < d < 3.3 g/cm³
• Alguns minerais com elementos de maior peso atômico 
(Ba, Pb, Sr):
d > 4 g/cm³
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Geminação
• Propriedade dos minerais apresentarem
intercrescimento regular simétrico de dois ou
mais cristais de uma mesma substância;
• Tipos:
1. Simples: dois indivíduos
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Geminação simples da Estaurolita
2. Múltipla: vários indivíduos;
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Geminação múltipla em Pirita
Geminação múltipla em Cerussita
Geminação múltipla em Aragonita
Tenacidade
• Medida de coesão de um mineral, ou seja, sua resistência à
quebra, esmagamento, dobragemento, etc..
• Tipos:
1. Frágil: quebra ou pulveriza facilmente; Ex: maioria dos
minerais.
2. Séctil: pode ser cortado por uma faca; Ex: Bismuto.
3. Maleável: pode ser transformado em lâminas ao se aplicar
uma força entre placas; Ex: Chumbo, Ouro.
4. Dúctil: pode ser transformado em fios; Ex: Alumínio, Platina.
5. Flexível: pode ser curvado não retornando à sua forma
original, típico de minerais com estrutura em folha; Ex: Talco e
Clorita – ligações de Van der Waals ou pontes de hidrogênio;
6. Elástico: pode ser curvado retornando à sua forma original;
Ex: Micas – Ligações iônicas de K++
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Propriedades Elétricas
• É a capacidade de alguns minerais serem condutores
de corrente elétrica;
• Não condutores (ligações iônicas e covalentes):
– Maioria dos minerais; Bons isolantes;
• Condutores (ligações metálicas):
– Metais – elementos nativos (Au, Ag, Cu);
• Semi-condutores (ligações parcialmente metálicas):
– Sulfetos – (Pirita, FeS2)
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• Piezoeletricidade:
– Transforma pressão mecânica em carga elétrica. 
Ex: Quartzo – Relógio de quartzo, Computadores, 
etc..
• Piroeletricidade: 
– Eletricidade é gerada pelo aumento da 
temperatura. O mineral quando aquecido gera 
corrente elétrica.
Ex: Turmalina – Sensores de temperatura. 
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Propriedades Magnéticas
• Capacidade de um mineral atrair ferro, metais e 
imãs;
Ex: Magnetita (Fe3O4) e Pirrotita (Fe1-xS)
Únicos minerais que podem ser atraídos por um campo
eletromagnético.
Geralmente estão contidos em rochas ígneas e metamórficas -
importante para estudos de paleomagnetismo terrestre.
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Propriedades Químicas
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Ligações
Químicas
Forma /Observações Exemplos
Iônicas
União de Cátions e
Ânions
Halita (NaCl) – Na
1+ Cl 1-
Covalentes
Compartilhamento de
elétrons entre átomos
Átomos de C no
diamante
Metálicas
Compartilhamento
(elétrons livres de
átomo para átomo -
nuvens)
Metais ou
elementos
nativos (Au, Ag,
Cu, Al)
Van der 
Waals
Mais fraca, une
moléculas e unidades
estruturais neutras.
Rara.
Grafita: camadas
de átomos de C
(covalente),
unidas entre si
(Van der Waals)
Classificação dos Minerais
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Rochas e Minerais Industriais e suas aplicações 
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É prática mundial a classificação dos minerais industriais por
grupos ou categoriais de aplicação final:
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Recapitulando
• Como se formam os minerais?
• Qual a importância dos minerais ao homem?
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Próxima Aula
Rochas
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