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Minerais Prof. Thiago Marinho tsmarinho@icene.uftm.edu.br Minerais Mineral: substância de ocorrência natural, sólida, cristalina, geralmente inorgânica, com uma composição química específica. Rocha: Um agregado sólido de minerais de ocorrência natural. Minerais Quando é dito que um mineral é cristalino, isso quer dizer que as os átomos que o compõem estão dispostos em um arranjo tridimensional ordenado e repetitivo. Os materiais sólidos que não têm um arranjo ordenado são considerados vítreos ou amorfos e, por isso, não são considerados minerais. Minerais Calcita: possui arranjo tridimensional ordenado, portanto, é um mineral. Obsidiana: um tipo de vidro vulcânico; não possui arranjo tridimensional ordenado, portanto, não é considerada um mineral. Minerais Os minerais são definidos como substâncias inorgânicas, entretanto, alguns minerais compõem os esqueletos dos vertebrados ou são secretados por organismos. Exemplos: Hidróxiapatita: compõem ossos e dentes de vertebrados Calcita: compõem as conchas de muitos organismos, como os foraminíferos. Minerais O que torna cada mineral único é a sua composição química e a forma como estão dispostos os átomos em sua estrutura. A composição química de um mineral, dentro de limites definidos, pode tanto ser fixa quanto variável. Minerais com composição química fixa: Quartzo (SiO2) Minerais Quartzo incolor (acima) e o quartzo-violeta ou ametista (direita), apesar da coloração distinta, ambos possuem a mesma composição química Minerais com composição química variável: Olivinas, minerais de Ferro e Magnésio com fórmula (Fe, Mg)2SiO4. Apenas a razão de Fe e Mg varia em suas composições, sendo SiO4 constante. Minerais Faialita (Fe2SiO4) Forsterita (Mg2SiO4) Minerais Como se formam os minerais? Os minerais são formados por: Cristalização Precipitação Minerais Cristalização Ao diminuir a temperatura de um líquido abaixo de seu ponto de fusão, os cristais começam a se formar. Cristal de Gelo Minerais Quando o magma começa a resfriar os elementos químicos que se encontram dispersos no líquido magmático começam a se agrupar formando cristais de composições variadas, ou seja, minerais. Cristalização Minerais Cristalização Quanto maior o tempo de cristalização o cristais tornam- se maiores e mais bem formados. Caverna dos Cristais Gigantes de Naica, México, com cristais gigantes de Selenita. Minerais Precipitação Ocorre quando há a evaporação de água de uma solução. Enxofre (S8) precipitado ao redor de fumarolas. Minerais Precipitação Halita (NaCl), o sal de cozinha, precipitado em uma salina em Areia Branca (RN) Minerais Precipitação Jazida de Gipsita (CaSO4). Minerais Os Sistemas Cristalinos Cristal Ideal • Um cristal ideal é um arranjo periódico de unidades estruturais, tais como átomos e moléculas. • Ele pode ser construído pela repetição infinita de estruturas idênticas no espaço. • A estrutura pode ser descrita em termos de arranjos ou redes com um grupo de átomos fixos em cada ponto da rede. Minerais Os Sistemas Cristalinos Cristal é definido como a superfície geométrica regular limitada por faces planas. Cristais perfeitos de quartzo Cristais mal formados de quartzo Cada mineral tem uma estrutura particular cuja unidade fundamental é a cela unitária. Cela unitária é o menor arranjo tridimensional que retem todas as propriedades da estrutura geral do mineral. A cela unitária é governada pelos sistemas cristalinos. Os sistemas cristalinos são definidos pelos eixos cristalográficos e pelos ângulos formados entre eles. Minerais Os Sistemas Cristalinos Minerais Os Sistemas Cristalinos Os Sistemas Cristalinos Os parâmetros de cela são dados pelos tamanhos relativos dos eixos cristalográficos (a, b, c) e pelos ângulos entre esses eixos (, , ). Minerais Minerais Os Sistemas Cristalinos Cúbico Eixos: a = b = c Ângulos: = = = 90° Pirita (FeS2) c b a c Minerais Os Sistemas Cristalinos Tetragonal Eixos: a = b ≠ c Ângulos: = = = 90° c b a c Rutilo (TiO2) Minerais Os Sistemas Cristalinos Trigonal (Romboédrico) Eixos: a = b = c Ângulos: = = ≠ 90° c b a Calcita (CaCO3) Safira (Al2O3) b a c Minerais Os Sistemas Cristalinos Hexagonal Eixos: a = b ≠ c Ângulos: = = 90°; = 120° Minerais Os Sistemas Cristalinos Monoclínico Eixos: a ≠ b ≠ c Ângulos: = = 90°; ≠ 120° a b c Vivianita (Fe3(PO4)2•8H2O) Minerais Os Sistemas Cristalinos Ortorrômbico Eixos: a ≠ b ≠ c Ângulos: = = = 90° c b a c Topázio Al2[(F,OH)2SiO4 b c a Amazonita (KAlSi3O8) Minerais Os Sistemas Cristalinos Triclínico Eixos: a ≠ b ≠ c Ângulos: ≠ ≠ ≠ 90° Minerais SISTEMA CRISTALINO EIXOS ÁNGULOS GEOMETRÍA DA CELA UNITÁRIA CÚBICO a=b=c α=β=γ=90º TETRAGONAL a=b≠c α=β=γ=90º ROMBOÉDRICO a=b=c α=β=γ≠90º HEXAGONAL a=b≠c α=β =90º; γ =120º HEXAGONAL a=b≠c α= β =90º; γ =120º ORTORRÓMBICO a≠b≠c α=β=γ=90º MONOCLÍNICO a≠b≠c α=γ =90º;≠ β TRICLÍNICO a≠b≠c α≠β≠γ≠90º Minerais Polimorfos Minerais de mesma composição atômica mas diferentes estruturas cristalinas e aparência. Exemplo: Diamante e Grafita, possuem a mesma composição química (C). Devido a alta pressão e temperatura do manto terrestre, os átomos de Carbono ficam fortemente empacotados, o que torna o diamante (3,5 g/cm3) muito mais denso do que a grafita (2,1 g/cm3) Minerais Polimorfos Grafita (C) Diamante (C) Minerais Diamante (C) Estrutura atômica cúbica Forma do cristal Minerais Estrutura atômica (Hexagonal) Grafita (C) Isomorfismo Minerais com a mesma estrutura cristalina e com fórmulas químicas parecidas Exemplos: Série da Aragonita (Ortorrômbica) BaCO3 Witherita PbCO3 Cerussita SrCO3 Estroncionita CaCO3 Aragonita Série da Calcita (Romboédrica) CaCO3 Calcita MnCO3 Rodocrosita FeCO3 Siderita ZnCO3 Smithsionita MgCO3 Magnesita Minerais Minerais Witherita (BaCO3) Cerussita (PbCO3) Isomorfismo Classificação dos Minerais Baseia-se na composição química radical aniônico Os minerais que possuem o mesmo ânion ou radical aniônico em sua composição, apresentam propriedades semelhantes. Tendem a ocorrer juntos ou em ambientes geológicos semelhantes Minerais Classificação dos Minerais 1. Elementos Nativos – forma não combinada. EX: Au, Ag, Hg. 2. Sulfetos – combinação com S, Se, Te. 3. Sulfossais – Cu, Pb ou Ag em combinação com S, Sb, As ou Bi. 4. Óxidos – combinação com o O. Hidróxidos – combinação com OH. 5. Halóides – combinação com F, Cl, Br, I. 6. Carbonatos – combinação com CO3. 7. Nitratos – combinação com NO3. 8. Boratos – combinação com BO3. 9. Fosfatos – combinação com PO4. 10. Sulfatos – combinação com SO4. 11. Tungstatos – combinação com WO4. 12. Silicatos – combinação com SiO2. Minerais formadores de rochas Existem cerca de 3.500 minerais reconhecidos na Terra. Entretanto… Nós focamos nossa atenção ao redor de trinta a cinquenta• Silicatos - Si, O e outros elementos, grupo de minerais mais abundantes na Crosta Terrestre. • Óxidos • Carbonatos - Ca, Mg e CO3 • Sais - NaCl Classificação dos Minerais Constituição mineralógica da Crosta Continental Olivina 3 % Argilas 5 % Micas 5 % Anfibólios 5 % Piroxênios 5 % Quartzo 12 % Feldspato 51 % Outros 8 % Minerais Minerais Identificação dos Minerais Hábito Dureza Clivagem/Fratura/Partição Densidade Cor Brilho Traço Propriedades Físicas dos Minerais Minerais Hábito Cristalino Forma habitual exibida pelos minerais, em decorrência de sua estrutura cristalina. Alguns minerais têm forma característica que auxiliam em sua identificação. Porém, nem todos os minerais têm um hábito característico Minerais Hábito Hábitos decorrentes de células unitárias cúbicas Granada dodecaedro trapezoedro Minerais Halita (NaCl) Cúbico com figuras de corrosão Hábito Quartzo (SiO2) Prismático com terminação piramidal e estrias transversais Minerais Hábito Turmalina (Na(Mg,Fe,Li,Mn,Al)3Al6(BO3)3Si6.O18(OH,F)4) Prismático com estrias longitudinais Minerais Hábito Psilomelana (Ba,H2O)2Mn5O10) Botrioidal Minerais Hábito Minerais Agregados Minerais Drusa Geodo Hábito Minerais Agregados Minerais - Geminados Geminação Cruz de Ferro da Pirita (FeS2) Geminados do Quartzo (SiO2) Minerais Escala de Dureza de Mohs Minerais Escala de Dureza de Mohs Minerais Clivagem Calcita (CaCO3) Minerais Calcita (CaCO3) Clivagem Minerais Fratura: Conchoidal, serrilhada, terrosa, fibrosa Fratura conchoidal em Quartzo Fratura fibrosa em Serpentina Minerais Cor Geralmente é fixa nos minerais metálicos. Galena (PbS) Ouro (Au) Pirita (FeS2) Molibdenita (MoS2) Cromita (Cr2O3) Cassiterita (PbS) Minerais Cor: Quartzo Minerais Berilo Be3Al2(SI6O18) Variedades Coloridas do Berilo Cor Nome Verde Esmeralda Azul Água Marinha Amarelo Heliodoro Rosa Morganita Cor Minerais Calcita CaCO3– verde, rosa, roxa, amarela, incolor, vermelha Cor Brilho Não Metálico • Vítreo – com a aparência de vidro • Resinoso – com a aparência de resina • Nacarado – com a aparência da pérola • Gorduroso – a aparência de estar coberto por óleo • Sedoso – com a aparência da seda • Adamantino – brilho intenso do diamante Metálico Minerais Minerais Traço: é a cor obtida ao se riscar um mineral contra uma placa de porcelana. Minerais Ataque químico Teste do Ácido Ao aplicar ácido clorídrico (HCl) nos carbonatos verifica-se uma efervescência. 2HCl + CaCO3 → CaCl2 + H2O + CO2
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