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Aula - Introducao ao Estudo de Minerais

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Estudo de Minerais
UNIDADE 2 – MINERAIS
2.1 – Definições.
2.2 - Estrutura Cristalina.
2.3 - Composição Química.
2.3.1 - Principais minerais formadores de rocha: Halóides e Sulfatos;Sulfetos; 
Elementos Nativos; Carbonatos; Óxidos e Hidróxicos; Silicatos:
Nesossilicatos; Inossilicatos; Filossilicatos e Tecnossilicatos
Introdução ao Estudo de Minerais
Introdução ao Estudo de Minerais
Introdução ao Estudo de Minerais
Mineral
1ª Definição
O mineral é um sólido natural, homogêneo, formado por um elemento 
químico ou por uma combinação do dois ou mais elementos químicos
Ex.:
Ouro nativo (Au) Grafite (C) Diamante (C)
Quartzo (SiO2) Calcita (CaCO2)
Introdução ao Estudo de Minerais
Elementos Químicos
Tabela Periódica
Introdução ao Estudo de Minerais
87 elementos ocorrem naturalmente
Composição química média em peso (%) da crosta terrestre
0,10,10,80,22,05,26,28,08,523,344,5C. 
oceânica
0,10,10,52,42,31,94,04,18,328,946,6C.contine
tal
PMnTiKNaMgFeCaAlSiOElemento
Mais de 98% da crosta terrestre: O, Si, Al, Ca, Fe, Mg, Na e K (8 elementos químicos)
Mais de 70% da crosta: O e Si
Para o desenvolvimento dos vegetais:
Macrunutrientes essenciais: C, O, N, P, K, Ca, Mg, H, S 
Micronutrientes essenciais: B, Mo, Zn, Fe, Cl, Cu, Mn, Al.
Com exceção do C, O, H e N, que vem diretamente ou indiretamente do ar e água, os outros 
provém dos componentes minerais do solo.
Elementos Químicos
Introdução ao Estudo de Minerais
Composição química média em peso e volume
Elementos Químicos
Introdução ao Estudo de Minerais
CONCEITOS BÁSICOSCONCEITOS BÁSICOS
ÁTOMOÁTOMO
tijolinho do elementotijolinho do elemento
NÚCLEONÚCLEO
(região central)(região central)
PRÓTONS NEUTRONSPRÓTONS NEUTRONS
(carga +)(carga +)
ELÉTRONSELÉTRONS
(carga (carga --))
Número de prótons = ZNúmero de prótons = Z
ZZ define o nome do elemento!define o nome do elemento!
Introdução ao Estudo de Minerais
Elementos Químicos
LIGAÇÕES QUÍMICASLIGAÇÕES QUÍMICAS
Os íons ou átomos de elementos que formam os compostos são Os íons ou átomos de elementos que formam os compostos são 
mantidos juntos por forças de atração entre elétrons e prótonsmantidos juntos por forças de atração entre elétrons e prótons
Tipos de ligações químicasTipos de ligações químicas
Introdução ao Estudo de Minerais
LIGAÇÕES QUÍMICASLIGAÇÕES QUÍMICAS
são as forças de maior atração que unem átomossão as forças de maior atração que unem átomos
Atração elétrica entre íons de cargas opostasAtração elétrica entre íons de cargas opostas
Ex.: Ex.: HalitaHalita –– NaClNaCl
Sal de CozinhaSal de Cozinha
Cerca de 90% de todos os minerais são compostos essencialmente iCerca de 90% de todos os minerais são compostos essencialmente iônicosônicos
Introdução ao Estudo de Minerais
são as forças de maior atração que unem átomossão as forças de maior atração que unem átomos
Não ganham nem perde elétronsNão ganham nem perde elétrons
Formam compostos por compartilhamento eletrônicoFormam compostos por compartilhamento eletrônico
Ex.: DiamanteEx.: Diamante
LIGAÇÕES QUÍMICASLIGAÇÕES QUÍMICAS
Introdução ao Estudo de Minerais
O QUE DETERMINA A ESTRUTURA INTERNA O QUE DETERMINA A ESTRUTURA INTERNA 
DE UM MINERAL?DE UM MINERAL?
Um mineral é composto por um Um mineral é composto por um arranjo ordenado de arranjo ordenado de 
átomosátomos quimicamentequimicamente
ligados entre si para formar uma estrutura cristalina ligados entre si para formar uma estrutura cristalina 
particular.particular.
Forma externa Forma externa CRISTALCRISTAL
ARRANJO ORDENADO CARGAS DOS ÍONS ARRANJO ORDENADO CARGAS DOS ÍONS 
equilíbrio elétrico (cequilíbrio elétrico (composto neutro)omposto neutro)
Mineral
São constituintes básicos das rochas
Introdução ao Estudo de Minerais
Definição de Mineral - 2ª Definição
Substância de ocorrência natural, 
sólida, cristalina, geralmente inorgânica, 
com composição química específica. 
Ex.:
Ouro nativo (Au) Grafite (C) Diamante (C)
Quartzo (SiO2) Calcita (CaCO2)
Introdução ao Estudo de Minerais
Definição de Mineral
� Substância de ocorrência natural: deve ser encontrada na natureza
� Sólida: não liquida, exceção do mercúrio
� Cristalina: os átomos estão dispostos em um arranjo tridimensional 
ordenado e repetitivo. Apresenta forma definida. Caso contrário:
vítreos ou amorfos
� Geralmente inorgânico: carvão é tradicionalmente considerado um 
mineral
� Composição química específica: são expressados por uma fórmula 
química
Introdução ao Estudo de Minerais
Definição de Mineral Definição de Mineral -- ResumoResumo
1.1. SólidoSólido
2.2. InorgânicoInorgânico
3.3. NaturalNatural
4.4. Estrutura interna organizada (cristal)Estrutura interna organizada (cristal)
5.5. Composição química definidaComposição química definida
Diamantes sintéticos, água, gelo, osso, aço, petróleo Diamantes sintéticos, água, gelo, osso, aço, petróleo -- NÃO!NÃO!
MINERALMINERAL
tijolinhos da rochatijolinhos da rocha
MINERALÓIDE: NÃO POSSUI ESTRUTURA CRISTALINA ORGANIZADA!!MINERALÓIDE: NÃO POSSUI ESTRUTURA CRISTALINA ORGANIZADA!!
Introdução ao Estudo de Minerais
Introdução ao Estudo de Minerais
Definição de Mineral Definição de Mineral -- ResumoResumo
• Estrutura cristalina
• É o modo pelo qual os átomos, ou
moléculas, ou íons se encontram
espacialmente arranjados
• As propriedades dos minerais dependem
da sua estrutura cristalina - devemos
então descrever essa estrutura para
relacioná-la com as propriedades
EstruturaEstrutura internainterna organizadaorganizada
Introdução ao Estudo de Minerais
EstruturaEstrutura internainterna organizadaorganizada
O cristal é um sólido homogêneo (mineral) com forma 
externa poliédrica que reflete o arranjo interno ordenado da 
matéria. Todo o cristal é mineral mas nem todo o mineral é
cristal.
No crescimento dos cristais dá-se a adição de pequenos 
grupos atômicos, compostos pelo empilhamento regular, nas três 
direções, desses pequenos grupos. Cada unidade dessas é
chamada cela unitária e corresponde ao menor volume que 
apresenta as propriedades físicas, químicas e aspecto 
geométrico do cristal. Ex. Cloreto de Sódio (Halita) - 4NaCl.
Introdução ao Estudo de Minerais
Estrutura cristalina
Os átomos constituintes de um mineral encontramOs átomos constituintes de um mineral encontram--se se 
distribuídos ordenadamente, distribuídos ordenadamente, 
formando uma rede tridimensionalformando uma rede tridimensional
Célula Unitária
Introdução ao Estudo de Minerais
CÉLULA UNITÁRIA
(unidade básica repetitiva da estrutura tridimensional)
Célula Unitária
Os átomos são representados como esferas rígidas
É gÉ geradaerada pela repetição de uma unidade pela repetição de uma unidade 
atômica ou iônica fundamental que já atômica ou iônica fundamental que já 
tem as propriedades físicotem as propriedades físico--químicas do químicas do 
mineral completomineral completo
Introdução ao Estudo de Minerais
Estrutura cristalina
Introdução ao Estudo de Minerais
Tamanho dos Íons
Raio iônico
Introdução ao Estudo de Minerais
Tamanho dos Íons
Introdução ao Estudo de Minerais
• Fatores que definem o arranjo mais
estável dos átomos de um cristal:
–Preservar a neutralidade elétrica
–Satisfazer o caráter direcional das 
ligações covalentes
–Ajustar os átomos do modo mais
compacto possível
Quando se Formam os Minerais?
Introdução ao Estudo de Minerais
Quando se Formam os Minerais?
Introdução ao Estudo de Minerais
Processo de Cristalização
são o resultado do arranjo atômico interno tridimensional refletido externamente.
Como se Formam os Minerais?
Sistemas cristalinos
O mineral cresce a partir de um núcleo de cristalização e 
pode ou não desenvolver faces cristalinas, dependendo das 
condições reinantes na época (velocidade de cristalização, 
quantidade de voláteis, viscosidade do meio, espaço, etc.).
Arranjo tridimensional ordenado
Arranjo básico repete-se em todas asdireções
Apresenta superfícies planas
Faces cristalinas
Introdução ao Estudo de Minerais
Sistemas cristalinos
Os cristais de minerais diferentes exibem, normalmente, formas diferentes
Existem sete diferentes combinações dos parâmetros de rede. 
Cada uma dessas combinações constitui um sistema cristalino.
Cúbica de face centrada - CFC
Sólido cristalino CFC
Célula unitária 
representada por esferas 
rígidas – tamanho real -
Célula unitária de 
um reticulado 
cristalino. Os circulos
representam as 
posições ocupadas
pelos átomos.
átomos localizados no vértice do cubo e no centro das faces
Sistemas cristalinosSistemas cristalinos
Cúbica de corpo centrado - CCC
Sólido cristalino CCC
Célula unitária 
representada por 
esferas rígidas –
tamanho real -
Célula unitária de um 
reticulado cristalino. 
Os circulos
representam as 
posições ocupadas
pelos átomos.
átomos localizados no vértice do cubo e no centro do cubo
Sistemas cristalinosSistemas cristalinos
Hexagonal Compacta - HCP
átomos localizados no vértice das faces hexagonais
3 átomos localizados no centro da estrutura
átomos nos pontos centrais dos dois planos hexagonais
Sistemas cristalinosSistemas cristalinos
• Hexagonal compacta
– # átomos/cel unitária = 6
– # coord. = 12
– FEA = 0.74
• Cúbica de face centrada
– # átomos/cel unitária = 4
– # coord. = 12
– FEA = 0.74
• Cúbica de corpo centrada
– # átomos/cel unitária = 2
– # coord. = 12
– FEA = 0.68
Sistemas cristalinosSistemas cristalinos
aa bb
cc
αα
ββ
γγ
aa
bb
cc
αα
ββ
γγ
aa bb
cc
ααββ
γγ
aa bb
cc
ααββ
γγ
CÚBICOCÚBICO
TETRAGONALTETRAGONAL
TRIGONALTRIGONAL
HEXAGONALHEXAGONAL
α=β=γ=900
a=b=c
α=β=γ=900
a=b≠c
α=β=γ≠900
a=b=c
α=β=900 γ=1200
a=b≠c
Sistemas cristalinosSistemas cristalinos
aa
bb
cc
αα
ββ
γγ
TRICLÍNICOTRICLÍNICO
aa bb
cc
ααββ
γγ
MONOCLÍNICOMONOCLÍNICO
aa
bb
cc
ααββ
γγ
ORTORRÔMBICOORTORRÔMBICO
α=γ=900≠β
a≠b≠c
α=β=γ=900
a≠b≠c
α≠β≠γ≠900
a≠b≠c
Sistemas cristalinosSistemas cristalinos
Sistemas cristalinosSistemas cristalinos
Hábito - forma externa
Hábito dos minerais
O hábito dos minerais é o aspecto característico que um cristal 
comumente assume. É determinado pela estrutura cristalina e pode
corresponder a uma forma simples (ex. octaedro na magnetita) ou pode ser 
uma combinações de formas, como na maioria dos cristais (ex. prisma + 
pirâmide, no quartzo). Alguns cristais (calcita, por exemplo) mostram 
diferentes hábitos (romboedro e escalonoedro). Outros, apresentam-se 
irregulares.
Existem vários fatores que determinam o hábito e crescimento de um 
mineral como por exemplo, a natureza da solução onde o cristal cresceu, as 
condições de temperatura e pressão em que a cristalização ocorreu, etc.
A agregação de minerais da mesma espécies resulta geralmente em 
hábitos característicos, tais como: foliáceo, acicular, fibroso, radiado, granular, 
tabular, botroidal (mamelonar), dentrítico, etc.
Hábito - forma externa
- Hábito cristalino
(individual) 
- Equidimensional
- Prismático
- Acicular
- Tabular
- Placóide
• Hábito do agregado cristalino
• Compacto (maciço)
• Terroso
• Botrioidal
• Fibroso
Formas desenvolvidas durante o 
crescimento mineral
cristal de quartzo formado em 
cavidades abertas
Quando o crescimento é impedido
como o caso de quartzo 
preenchendo uma cavidade (geodo)
vidro vulcânico, resfriamento muito
rápido falta um ordenamento
interno do cristal (obsidiana)
Identificação dos Minerais
Introdução ao Estudo dos Minerais
Identificação dos Minerais
É realizada por meios físicos, químicos e cristalográficos:
Os meios físicos são tradicionais, sendo simples, 
rápidos e de baixo custo. 
Os meios químicos são de custo mais alto, sendo 
aplicados para obter informações detalhadas como no 
caso de minerais de solução-sólida, isto é, a variação 
química dentro da mesma estrutura cristalina. 
Os meios cristalográficos com o auxílio de 
difratometria de Raios-X são de maior precisão e 
confiabilidade, sendo úteis para certos grupos de minerais, 
como argilas e zeólitas.
Introdução ao Estudo dos Minerais
Propriedades Físicas dos minerias
Usadas na identificação macroscópica (meios físicos)
� Cor
� Transparência
� Brilho
� Clivagem, partição, fratura
� Dureza
� Densidade
�Tenacidade
� Reação com ácido clorídrico
� Magnetismo
Identificação dos Minerais
Propriedades Físicas dos minerias
Usadas na identificação macroscópica
Identificação dos Minerais
As propriedades físicas podem ser examinadas com 
auxílio de instrumentos simples e de baixo custo, tais 
como lupa, canivete, agulha, etc. Desta forma, são 
importantes para a identificação rápida de minerais. 
Cor do mineral
• A cor do mineral é produzida 
devido a absorção, pelo 
mineral, de certos 
comprimentos de onda da luz.
• A cor está relacionada com a 
composição química mineral 
ou devida as impurezas.
• Impurezas químicas podem 
mudar a cor, ex.: quartzo
• Elementos cromóferos: mesmo 
em pequena quantidade, dão 
cores aos minerais: Ti, V, Cr, Mn, 
Co, Ni e Cu.
Variedades de quartzo
• Quartzo puro (incolor)
• Ametista (quartzo roxo) – íons de Fe
• Quartzo róseo (Mn)
• Quartzo exposto à radiação -
marrom
Cor do traço
• Cor do pó do mineral 
• Usada para minerais metálicos
• Cor do traço deixada em placa de porcelana
Cor do traço
Transparência
É a capacidade do mineral de absorver ou transmitir a luz
• Transparentes - minerais 
com com baixo 
coeficiente de absorção 
da luz 
• Translúcidos – absorvem 
considerável quantidade 
de luz
• Opacos – elevada 
absorção da luz
Brilho
• Capacidade de reflexão da luz incidente 
na superfície
• Brilho metálico
– os minerais que absorvem fortemente a luz.
• Brilho não metálico 
– absorvem pouca luz
» Vítreo
» Sedoso
» Graxo
» Perláceo
• Quando não tem brilho – superfície fosca
Fratura e clivagem
Quando minerais são 
submetidos a uma força externa 
destrutiva, como um forte impacto 
por um martelo, estes se rompem. 
Fratura e clivagem
Existem várias maneiras de rompimento físico, ou seja desintegração mecânica: 
Clivagem. minerais se rompem sempre ao longo de determinadas superfícies
planas paralelas. É originada da estrutura cristalina do mineral, ou seja, a 
configuração ou coordenação de átomos ou íons. 
Portanto, o mineral se rompe sempre segundo direções paralelas aos 
planos de configuração atômica, sendo obviamente paralelas aos planos de 
cristalização. 
Fratura: minerais que se rompem na direção não paralela aos planos do cristal. O 
plano de rompimento deste tipo não é reto. 
Fratura e clivagem
• Fratura
Superfície de quebra plana, 
irregular ou conchoidal
• Clivagem
Quebra preferencial segundo 
planos preferenciais e paralelos
Fratura e clivagem
• Clivagem
• Quebra preferencial 
segundo planos 
preferenciais e 
paralelos
Fratura e clivagem
Fratura e clivagem
Fratura e clivagem
Dureza
A dureza no sentido mineralógico corresponde a um parâmetro de 
resistência mecânica da superfície dos minerais. 
Quanto maior for força de interligação entre os átomos 
constituintes, tanto maior será a dureza. 
A dureza do mineral é definida através de ensaios de risco entre
dois minerais, isto é, quando a superfície de um mineral é riscada por um 
outro mineral ou não. 
Em 1832, Mohs apresentou uma escala com 10 minerais padrões, 
denominada de escala Mohs
Escala de Mohs.
1. talco
2. gipso
3. calcita
4. fluorita
5. apatite
6. ortoclásio
7. quartzo
8. topázio
9. corindon
10. diamante
Dureza
Dureza
Comparação de durezas
• Unha +- 2
• Alfinete +- 3,5
• Aço (lâmina do canivete) +- 5
• Vidro +- 5,5
• Porcelana +- 6
Escala de Mohs
• 1. talco
• 2. gipso
• 3. calcita
• 4. fluorita
• 5. apatite
• 6. ortoclásio
• 7. quartzo
• 8. topázio
• 9. corindon
• 10. diamante
Comparação de durezas
O talco, padrão mineral de dureza 1, é facilmente riscado pela unha, 
porém o gipso, dureza 2, não é muito fácil de ser riscado pela unha.
A calcita, padrão de dureza 3, é facilmente riscada por prego, porém,o ortoclásio, de dureza 6, não é riscado. 
O quartzo, padrão de dureza 7, não é riscado mesmo por canivete de 
aço. 
Calcário e mármore são compostos quase totalmente de minerais carbonatos, 
cuja dureza é baixa (dureza 3), portanto, essas rochas podem ser cortadas por 
serras de aço. 
Por outro lado, rochas graníticas (de sentido comercial), que 
contêm minerais de alta dureza, tais como quartzo (dureza 7) e 
feldspato potássico (dureza 6), precisam de serras diamantadas
para corte. 
Nota-se que todas as rochas de granulometria grossa, 
que não são mármores, são chamadas comercialmente de 
“granito”. 
O rubi e a safira são minerais da espécie do coríndon. Por 
causa da sua alta dureza (dureza 9), o custo de lapidação é alto. 
O diamante (dureza 10) é constituído por firme rede tetraédrica de 
carbono, que não pode ser riscado por nenhum outro mineral. O 
único material que pode lapidar diamante é o próprio diamante.
Densidade relativa
• Número que indica quantas vezes um certo volume de 
mineral é mais pesado do que um mesmo volume de 
água destilada à temperatura de 4 oC
• Grafite 1-2
• Quartzo 2-3
• Berilo 3-4
• Óxidos metálicos 4-6
• Ouro nativo, platina 19
Densidade relativa
Tenacidade
A tenacidade corresponde ao comportamento da deformação diante de 
força externa.
Este exame é simples, fácil e de baixo custo, necessitando-se apenas 
uma agulha. 
Ouro (Au), pirita (FeS2) e calcopirita (CuFeS2) possuem cor amarela e 
brilho metálico, sendo de aparência similar. 
Entretanto, são facilmente identificados por meio da tenacidade: ouro 
se deforma plasticamente, pirita não se deforma nem se risca, e calcopirita 
quebra com facilidade. 
Minerais Cor Brilho D Du Hábito
Enxofre amarela graxo 2,07 2,0 Granular ou como massa folhada
Cobre amarelo-
cobre
metálico 8,95 2,5 Arborescente ou como ramos nodulares
Pirita amarelo-
pálida
metálico 5,21 6,0 Cristais cúbicos com faces estriadas, maciço ou 
granular.
Calcopirita amarelo- ouro metálico 4,20 3,5 Geralmente compacto, maciço.
Magnetita preta metálico 5,20 6,0 Cristais octaédricos ou maciço finamente 
granular.
Hematita vermelho-
escuro
metálico 5,30 6,0 Na forma de massas folhadas ou tabular, 
compacta e, ainda , reniforme.
Ilmenita preta metálico 4,72 5,5 Granular, maciço ou tabular
Pirolusita preta metálico 4,80 2,0 Maciço, dentrítico, granular ou como cristais 
fibro-radiados.
Limonita marrom 
amarelado
3,60
4,00
5,0
5,5
Maciço ou massas terrosas
Halita incolor,
branca
vítreo 2,16 2,5 Cristais cúbicos ou maciços e compacto.
Silvita incolor,
branca
vítreo 2,00 2,5 Cúbico ou granular
Calcita incolor,
branca
vítreo 2,70 3,0 Romboédrico, escalonoédrico, granular 
compacto.
Resumo
Dolomita incolor, branca vítreo 2,85 3,5 Romboédrico, escalonoédrico, granular compacto.
Nitrato de 
Sódio
Incolor, branca vítreo 2,30 1,5
2,0
Maciço ou como incrustações
Bórax incolor,
branca
vítreo 1,71 2,0
2,5
Como incrustações ou massas de cristais 
prismáticos curtos
Barita branca, 
marrom, 
avermelhada
vítreo 4,5 3,0
3,5
Cristais tabulares ou granular
Gipsita incolor, branca vítreo ou 
perláceo
2,32 2,0 Cristais prismáticos, granular, acidular ou foliáceo.
Apatita verde-
azulada
vítreo 3,15 5,0 Em cristais prismáticos, maciço ou compacto.
Olivina verde-oliva vítreo 3.35 6,5 Geralmente granular
Tremotita-
Actinilita
verde-clara vitreo 2,98
3,46
5,5 Cristais prismáticos, alongados em agregados 
fibrosos.
Hornblenda verde-escura vítreo 3,2 6,0 Cristais colunares ou massas granulares.
Augita preta vítreo 3,4 6,0 Granular ou como cristais prismáticos curtos.
Biotita preta vitreo 2,5 Foliáceo
Muscovita incolor, 
prateada
vítreo a 
perláceo
2,5 Foliáceo
Ortoclásio rosa-aver-
melhada, 
branco
vítreo 6,0 Cristais irregulares ou tabulares
Plagioclásios cinza a
branca
vítreo 6,0 Grãos irregulares ou cristais tabulares
Quartzo variada 2,65 7,0 Prismático, piraminado, maciço ou granular
D = Densidade
Du = Dureza
Minerais Cor Brilho D Du Hábito
Resumo