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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO Campus Cuiabá - Departamento de Geologia Engenharia Sanitária e Ambiental - 2º semestre Aniely Rodrigues Costa Danielle Karine A. Mattozo Dempsey Thrweyce A. da Silva Thainá Da Silva Guia MINERALOGIA CLASSES E SUBCLASSES DOS MINERAIS Trabalho que abrange as classes e subclasses mineralógicas. Elaborado para o curso de Engenharia Sanitária e Ambiental 2012/2, da disciplina de Geologia Aplicada, ministrada pela Prof.ª Fernanda Rodrigues. Cuiabá Março – 2013 2 SUMÁRIO 1. SILICATOS...............................................................................................03 1.1. Tabela 1........................................................................................03 2. CARBONATOS........................................................................................05 2.1. Aragonita......................................................................................06 2.2. Azurita...........................................................................................06 2.3. Calcita...........................................................................................07 2.4. Dolomita........................................................................................07 2.5. Siderita..........................................................................................08 3. ÓXIDOS...................................................................................................08 3.1. Cromita.........................................................................................09 3.2. Espinélio.......................................................................................10 3.3. Magnetita......................................................................................10 4. SULFETOS..............................................................................................11 4.1. Antimonetos (Stephanita).............................................................12 4.2. Arsianetos (Arsenopirita)..............................................................12 4.3. Teluretos (Silvanita)......................................................................13 5. SULFATOS..............................................................................................13 5.1. Sulfatos Anidros (Barita)...............................................................14 5.2. Sulfatos Hidratados (Gipsita)........................................................15 6. HALETOS.................................................................................................15 6.1. Cloretos (Halita)............................................................................16 6.2. Fluoretos (Florita).........................................................................17 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.........................................................18 3 1. SILICATOS Os silicatos constituem a classe de maior importância, representando cerca de 25% dos minerais conhecidos e quase 40% dos minerais comuns. Os silicatos constituem cerca de 95% do volume da crosta terrestre, dos quais cerca de 59,5% são representados por feldspatos, 16,8% por anfibólios e piroxênios, 12% por quartzo e 3,8% pelas micas, os outros minerais (silicatos e não silicatos) perfazendo o volume de aproximadamente 7,9%. Dessa maneira, a grande maioria das rochas é formada por silicatos, sendo raras as rochas magmáticas, metamórficas e sedimentares que não possuem como minerais essenciais silicatos. A unidade química básica dos silicatos, sobre a qual se baseia toda a sua estrutura, é a molécula SiO4, em que cada ião Si4+ se liga a quatro oxigénios (O2-), situados no vértice de um tetraedro. Os tetraedros de SiO4 podem existir como unidades independentes, dentro da estrutura dos minerais silicatados, ou podem ligar-se. A associação de tetraedros resulta do fato de cada oxigênio (situado nos vértices do tetraedro), ter a potencialidade de se ligar ao silício de outro tetraedro. Nos silicatos os tetraedros unem-se pelos vértices. À capacidade que os tetraedros têm de se ligar entre si, por compartilha de átomos de oxigênio, dá-se o nome de polimerização. A capacidade de polimerização dos silicatos é a origem da sua variedade. Os silicatos classificam-se em (Tabela 1): Tabela 1 SILICATOS ORGANIZAÇÃO DOS TETRAEDROS DE SiO4 EXEMPLOS NESOSSILICATOS (TETRAEDROS ISOLADOS) Olivina 4 SOROSSILICATOS (TETRAEDROS AOS PARES) Epídoto CICLOSSILICATOS (TETRAEDROS EM ANÉIS ) Berilo INOSSILICATOS (TETRAEDROS EM CADEIA SIMPLES) Piroxenas INOSSILICATOS (TETRAEDROS EM CADEIA DUPLA) Anfíbolas FILOSSILICATOS (TETRAEDROS EM FOLHA) Biotite Moscovite TECTOSSILICATOS (TETRAEDROS ASSOCIADOS EM ARMAÇÃO) Feldspato Quartzo 5 2. CARBONATOS Os carbonatos resultam da combinação do CO3 = com metais e metalóides, ou da reação do ácido carbônico com esses elementos. Na natureza o carbono ocorre no estado nativo (grafite, diamante, carvão etc.), formando estruturas orgânicas e constituindo o gás carbônico e o radical carbonato. Quando o C se une com o O, apresenta forte tendência a ligar-se a dois átomos de O, compartilhando dois de seus quatro elétrons de valência com cada um para formar uma unidade química estável (CO2). Outra maneira do C combinar-se com o O resulta no radical CO3 =, uma vez que o relação dos raios iônicos conduz à coordenação 3, gerando uma estrutura triangular onde três O envolvem o C coordenador central. Como o O é bivalente e o C tetravalente, a ligação C-O tem força igual a 1+1/3 unidade de carga, portanto maior que a metade da carga do íon O e, nestas condições, cada oxigênio está ligado ao carbono coordenador mais fortemente do que a qualquer outro íon da estrutura. Essa diferença na intensidade de ligação resulta na impossibilidade do compartilhamento dos grupos carbônicos; desta forma, os triângulos C-O constituem-se em unidades separadas com formas achatadas (Figura 1), e configurados em trevo, que são as unidades de estruturação básicas dos carbonatos, sendo responsáveis pelas propriedades características desse minerais. O radical carbonato em presença do íon H+ torna-se instável e decompõe-se, gerando o CO2, uma vez que esta estrutura é mais estável, produzindo a reação de efervescência quando os carbonatos são atacados por ácidos. São compostos de minerais contendo o ânion (CO3)2 e inclui a calcita e a aragonita (carbonatos de cálcio), a dolomita (carbonato de magnésio e cálcio), a siderita (carbonato de ferro) e a azurita (carbonato de cobre). Fotos dos minerais e desenhos das estruturas: 6 2.1. Aragonita Foto do Mineral Forma Cristalográfica Cristais prismáticos de aragonita Direções ópticas e cristalográficas Fórmula Química - CaCO3 Composição - Carbonato de cálcio, polimorfo da calcita. 56% CaO , 43% CO2 Cristalografia – Ortorrômbico Classe - Bipiramidal rômbica 1. 2.2. Azurita 2. Foto do Mineral Forma Cristalográfica Azurita, em azul, associado a malaquita (verde) Direções ópticas e cristalográficas Fórmula Química - Cu3(CO3)2(OH)2 7 Composição - Carbonato básico de cobre 69,2% CuO , 25,6% CO2 , 5,2% H2O Cristalografia – Monoclínico Classe – Prismática 3. 2.3. Calcita Foto do Mineral Forma Cristalográfica Cristais roboédricos de calcitaDireções ópticas e cristalográficas Fórmula Química - CaCO3 Composição - Carbonato de Cálcio. 53,0% CaO , 44,0% CO2 Cristalografia – Trigonal Classe - Hexagonal escalenoédrica Propriedades Ópticas - Uniaxial negativo 2.4. Dolomita Foto do Mineral Forma Cristalográfica Cristal de dolomita (centro), envolto por quartzo Direções ópticas e cristalográficas 8 Fórmula Química - CaMg (CO3)2 Composição - Carbonato de cálcio e magnésio. 30,4% CaO , 21,7% MgO , 47,7% CO2 Cristalografia – Trigonal Classe – Romboédrica 2.5. Siderita Foto do Mineral Forma Cristalográfica Cristais transparentes de siderita Direções ópticas e cristalográficas Fórmula Química - FeCO3 Composição - Carbonato de ferro. 62,1% FeO , 37,9% CO2 Cristalografia – Trigonal Classe - Hexagonal escalenoédrica 3. ÓXIDOS Os óxidos constituem um dos grupos mais importantes de minerais por formarem minérios dos quais podem ser extraídos metais. Ocorrem geralmente como precipitados em depósitos sitos próximo da superfície, como produtos de oxidação de outros minerais situados na zona de alteração cerca da superfície ou ainda como minerais acessórios das rochas ígneas da crosta e do manto. Os óxidos resultam da combinação do oxigênio com metais e metalóides, já os hidróxidos são definidos pela presença da hidroxila como elemento essencial e podem ser subdivididos de acordo com a relação do 9 oxigênio com os cátions. Dessa forma podem ser classificados em óxidos simples, óxidos múltiplos, óxidos contendo hidroxila e hidróxidos, etc. Esta classe de minerais que corresponde a quase 4% do volume da crosta terrestre, constitui as principais jazidas de minério de ferro (hematita, magnetita e goethita) de cromo (cromita); manganês (pirolusita, manganita, criptomelana e psilomelana), de estanho (cassiterita), de alumínio (bauxita) e de titânio (anatásio, ilmenita e rutilo). Este grupo pode ser subdividido em três séries, de acordo com os ions trivalentes Al, Fe e Cr, gerando as séries do: espinélio (espinélio, hercinita, gahnita e galaxita); magnetita (magnetita, magnesioferrita, franklinita, jacobsita trevorita) e; cromita (cromita, magnesiocromita). Fotos dos minerais e desenhos das estruturas: 3.1. Cromita Foto do Mineral Forma Cristalográfica Cristal de cromita Direções ópticas e cristalográficas Fórmula Química - FeCr2O4 Composição - Óxido de cromo e ferro. 67,9% de Cr2O3, 32,1% de FeO Cristalografia – Isométrico Classe – Hexaoctaédrica 10 3.2. Espinélio Foto do Mineral Forma Cristalográfica Cristal de Espinélio Direções ópticas e cristalográficas Fórmula Química - MgAl2O4 Composição - Óxido de alumínio e magnésio. 21,3 % de MgO, 78,7% de Al2O3 Cristalografia – Isométrico Classe – Hexaoctaédrica 3.3. Magnetita Foto do Mineral Forma Cristalográfica Cristais de magnetita Forma cristalográfica Fórmula Química - Fe3O4 Composição - Óxido de Ferro. 31,0% de FeO, 69,0% de Fe2O3 11 Cristalografia – Isométrico Classe – Hexaoctaédrica 4. SULFETOS Os minerais desse grupo originam-se pela combinação do S, As, Se e Te, com metais e metalóides. Além dos sulfetos estão incluídos nesta subdivisão os selenetos, teluretos, arsenietos, antimonetos, sulfossais e oxi-sulfetos. Dessa forma os minerais desse grupo originam-se pela combinação do S, As, Se e Te, com metais e metalóides. Quando o As, Se ou Te ocupa o lugar do S, gerando um sal duplo, a exemplo da enargita (Cu3AsS4), que pode ser grafada como (Cu2S)3.As2S5, são denominados de sulfossais. O enxofre pode ser S2- ou S6+, no primeiro caso originando os sulfetos e no segundo, os sulfatos (SO4) 2-. Qualquer sulfeto pode ser utilizado para a obtenção do enxofre elementar e o SO2 das ustulações podem ser usados para a obtenção do ácido sulfúrico ou sulfídrico. Os sulfetos originam-se através de cristalização dos magmas com H2S na fase fluida, quanto maior a pressão de H2S, maior a quantidade de sulfeto, podendo o S ser a base de um magma sulfetado, que é insolúvel, não se mistura com o magma silicático, e por ter densidade maior concentra-se nas porções inferiores dos derrames ou das intrusões. Também originam-se pela desgaseificação dos magmas em profundidades e no fundo oceânico, dificilmente formando-se na superfície nos tempos atuais devido à atmosfera oxidante, gerando nesse caso normalmente enxofre metálico ou sulfatos. Na superfície terrestre, durante a formação das rochas sedimentares (sedimentação ou diagênese), o sulfeto pode formar-se desde que o ambiente seja redutor (anóxido), podendo mesmo formar-se devido a putrefação da matéria orgânica. Fotos dos minerais e desenhos das estruturas: 12 4.1. Antimonetos (Stephanita) Foto do Mineral Forma Cristalográfica Cristais de stephanita Direções ópticas e cristalográficas Fórmula Química - Ag5SbS4 Composição - Sulfoantimoneto de prata. 16,3% S, 15,4% Sb, 68,3% Ag Cristalografia - Ortorrômbico Classe - Piramidal rômbica 4.2. Arsianetos (Arsenopirita) Foto do Mineral Forma Cristalográfica Cristal de Arsenopirita Direções ópticas e cristalográficas Fórmula Química – FeAsS Composição - Sulfoarsenieto de ferro. 46% As, 19,7% S, 34,3% Fe Cristalografia – Monoclínicol Classe – Prismática 13 4.3. Teluretos (Silvanita) Foto do Mineral Forma Cristalográfica Cristais de silvanita (brilhantes) em rocha Direções ópticas cristalográficas Fórmula Química - (Au,Ag)Te2 Composição - Telurato de ouro e prata. 25 a 27% Au, 11 a 13% Ag, 56 a 61% Te. Cristalografia – Monoclínico Classe – Prismática Propriedades Ópticas - Anosotropia forte, branco a creme Hábito – Variável 5. SULFATOS O enxofre ocorre no estado nativo, como constituinte dos tecidos orgânicos e formando os sulfetos ou os sulfatos, uma vez que o S pode receber dois elétrons para preencher as duas vacâncias situadas na camada eletrônica exterior ( S= sulfetos) com raio iônico de 1,84 Å, ou perder os 6 elétrons, originando íons pequeno, muito carregado, altamente polarizante, positivo (S6+, raio iônico 30 Å). A relação do raio iônico do S6+ com o O (0,226) mostra que a coordenação estável e 4, ou tetraédrica. A ligação S-O desse grupo é bastante forte (1½ de unidade de carga), e covalente em suas propriedades, produzindo grupos ligados apertadamente que não são capazes de compartilhar os oxigênios gerando unidade SO4=, que se faz na unidade fundamental dos sulfatos. São subdivididos em sulfatos anidros e hidratados. 14 Os sulfatos anidros mais importantes e mais comuns são os membros do grupo da barita, com grandes cátions bivalentes coordenados com o íons sulfato. A estrutura relativamente simples conduz à simetria ortorrômbica, com clivagem perfeita {001} e {110}. O sulfato de cálcio (anidrita), por causa do tamanho menor do íon Ca, tem estrutura ligeiramente diferente, possuindo três clivagens pinacoidais. As propriedades físicas são em geral conferidas pelo cátion dominante, sendo a densidade diretamente proporcional ao peso atômico do cátion. Entre os sulfatos hidratados, o gipso é o mais importante e abundante e a sua estrutura, como sugerido pela sua clivagem perfeita {010}, é em folhas, consistindo em camadas de íons Ca e sulfato, separadas por moléculas de água. A perda destas moléculas de água faz com que a estrutura entre em colapso, tomandoa configuração da anidrita, com grande diminuição de volume e perda da perfeição da clivagem. A maioria dos minerais deste subgrupo são ortorrômbicos, tem estrutura em tetraedros e a maior parte é de resíduos de evaporação de águas carregadas de substâncias químicas dissolvidas, formando os evaporitos e produtos de eflorescência. Fotos dos minerais e desenhos das estruturas: 5.1. Sulfatos Anidros (Barita) Foto do Mineral Forma Cristalográfica Cristal de barita Direções ópticas e cristalográficas Fórmula Química - BaSO4 15 Composição - Sulfato de bário. 34,4% SO3, 65,7% PbO Cristalografia – Ortorrômbico Classe - Bipiramidal rômbica 5.2. Sulfatos hidratados (Gipsita) Foto do Mineral Forma Cristalográfica Cristais de gipsita Direções ópticas e cristalográficas Fórmula Química - CaSO4.2H2O Composição - Sulfato de cálcio hidratado. 46,6% SO3, 32,5% CaO, 20,9% H2O. As principais variedades são espato acetinado, fibroso com brilho sedosos; alabastro variedade maciça e transparente, usada em esculturas, e selenita, cristais com clivagens largas, incolores e transparentes. Cristalografia - Onoclínico Classe – Prismática Propriedades Ópticas - Biaxial positivo 6. HALETOS Os Halóides caracterizam-se pela combinação dos íons halogênicos eletronegativos Cl-, Br-, F- e I- com metais e metalóides. Esses íons são grandes, fracamente carregados e de fácil polarização e quando se combinam com cátions de baixa valência, relativamente grandes e fracamente polarizados, comportam-se como se fossem esféricos, gerando 16 empacotamento de alta simetria, aspecto este exemplificado pela halita, silvita e fluorita, que são isométricos e hexaoctaédricos. Por outro lado, as cargas eletrostáticas fracas, aliadas a íons grandes, fazem com que as cargas sejam distribuídas sobre toda a superfície dos íons quase esféricos e, em consequência disto, os halóides constituem-se nos exemplos mais perfeitos de ligação iônica pura. Disto resulta dureza baixa, pontos de fusão moderado a altos, solubilidade fácil e má condutibilidade térmica e elétrica no estado cristalino. Já em solução a condução da eletricidade dá-se pelos íons e não pelos elétrons (processo eletrolítico). A ligação iônica confere aos halogenetos a propriedade de serem excelentes condutores de eletricidade no estado de fusão, possibilitando a utilização comercial para a preparação do cloro e do sódio por eletrólise do cloreto em fusão nas celas Downs, e no processo Hall para a preparação eletrolítica do alumínio usando a criolita em estado de fusão. Quando os íons halogênicos se combinam com cátions menores e mais fortemente polarizados do que os dos metais alcalinos, resultam estruturas de menor simetria e a ligação passa a ser de transição para covalente. Em tais estruturas, a água e a hidroxila entram comumente como constituintes essenciais, como na atacamita e na carnallita. Esta classe inclui os cloretos, fluoretos, brometos e iodetos naturais. Fotos dos minerais e desenhos das estruturas: 6.1. Cloretos (Halita) Foto do Mineral Forma Cristalográfica Cristais de halita Modelo cristalográfico 17 Fórmula Química - NaCl Composição - 39,34% Na, 60,66% Cl Cristalografia - Isométrico Classe - Hexoctahedral Propriedades Ópticas - Isotrópico 6.2. Fluoretos (Florita) Foto do Mineral Forma Cristalográfica Cristais de florita Modelo cristalográfico Fórmula Química - CaF2 Composição - 51,33 % Ca ; 48,67 % F Cristalografia – Isométrica Classe – Hexoctahedral Propriedades Ópticas – Isotrópico 18 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. BRAZ MACHADO, FÁBIO. Museu de Minerais e Rochas “Heinz Ebert”. Disponível em; http://www.rc.unesp.br/museudpm/banco/grm.html. Acesso em: 10 de março de 2013. 2. BARBOSA, FLÁVIO. Mineralogia Sistemática. Disponível em: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAV_oAA/mineralogia-sistemat ica. Acesso em: 10 de março de 2013. 3. FONSECA, ANTÔNIO. Organização Sistemática dos Minerais. Disponível em: http://www.antonio-fonseca.com/Unidades%20Curriculares/1- Ano/Geologia%20Geral%20I/1%20Licoes/Organizacao_Sistematica_do s_Minerais.pdf. Acesso em: 10 de março de 2013. 4. OOCITIES. Classificação dos Minerais. Disponível em: http://www.oocities.org/fundamentos_geologia/classifmin.html. Acesso em: 11 de março de 2013.
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