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Minerais Definições Mineralogia – Ramo da geologia que estuda a composição, estrutura, tipos de ocorrência e associação de formação dos minerais. Mineral – substância de ocorrência natural, sólida, cristalina, inorgânica e de composição química definida. Perguntas: O mercúrio é mineral ? O gelo da sua casa é mineral? O sal de cozinha é mineral? Elementos Químicos Minerais Rochas Elementos Químicos Rochas 1 Mineral Vários Minerais Como se Formam os minerais ? Cristalização Ligações Iônicas Ligações Covalentes A cristalização começa com a formação de pequenos cristais, em um arranjo tridimensional de átomos, esse arranjo se repete em todas as direções de modo que essas faces cristalinas são a expressão interna da estrutura atômica interior. Quando os minerais começam a se formar ? Os minerais começam a ser formar quando o magma atinge uma temperatura abaixo do seu ponto de fusão, o ponto de fusão pode variar de acordo com a pressão com que o magma pode estar sofrendo. Os minerais também podem se formar através do processo de evaporação, quando uma solução começa a ficar saturada em determinado sal, e se o processo de evaporação continuar começa a precipitação desse sal, originando minerais Efeitos da pressão e temperatura na formação dos minerais Efeitos da pressão d = 2,1 g/cm³ d = 3,5 g/cm³ Efeitos da temperatura Efeitos da pressão e temperatura na formação dos minerais Quartzo – SiO2 Cristobalita – SiO2 Minerais formadores de rochas Na natureza existem milhares de minerais, mas apenas 30 minerais são os principais constituintes das rochas da crosta, esses minerais são denominados de Minerais Formadores de Rochas. A pequena quantidade dos minerais formadores de rochas se dá devido a pouca quantidade de elementos na crosta, já que 99 % da crosta e formada por 9 elementos. Minerais formadores de rochas Os minerais são divididos em 8 classes, sendo 6 principais como consta na tabela abaixo: Cerca de 34 elementos químicos podem ocorrer no estado nativo. Destes, seis são gases nobres (He, Ne, Ar, Kr, Xe e Rn) que não podem formar compostos químicos devido ao fato deles terem o último orbital totalmente preenchidos com dois ou oito elétrons. Quatro (H, N, O e Cl) apenas ocorrem no estado nativo como gases ou muito raramente como líquidos em algumas inclusões fluidas de minerais. Os outros 24 (vinte e quatro) elementos restantes (C, S, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ru, Rh, Pd, Ag, Os, Ir, Pt, Au, Hg, As, Se, Sn, Sb, Te, Pb e Bi) podem estar presente na crosta da Terra formando cristais ou minerais. Os vinte e quatro elementos citados acima formam cerca de 80 espécie e variedades de minerais classificados por critérios químicos e cristalográficos, excedendo em muito o numero de elementos constituinte. Elementos Nativos Ouro Prata Cobre Platina Enxofre Diamante Os óxidos resultam da combinação do oxigênio com metais e metalóides, já os hidróxidos são definidos pela presença da hidroxíla como elemento essencial e podem ser subdivididos de acordo com a relação do oxigênio com os cátions. Dessa forma podem ser classificados em óxidos simples, óxidos múltiplos, óxidos contendo hidroxíla 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). Esse grupo de minerais têm uma forte importância econômica, pois inclui a maioria dos metais usados na indústria, empresas de tecnologia e aparelhos metálicos. Óxidos e Hidróxidos Cromita Cassiterita Cuprita Bauxita Goetita Limonita Haletos Os Haletos se caracterizam pela combinação dos íons halogênicos eletronegativos Cl-, B-, 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 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 conseqüência 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). Fluorita Halita Silvita 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 a relação dos raios iônicos conduz à coordenação 3, gerando uma estrutura triangular onde três O envolvem o C coordenador central. 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. Calcita Dolomita Malaquita Sulfato A unidade básica de todos os sulfatos é o íon sulfato Trata-se de um tetraedro composto por um átomo central de enxofre circundado por quatro íons de oxigênio .Um dos minerais mais abundantes desse grupo é a gipsita, o componente primário do gesso. A gipsita forma-se quando a água do mar evapora. Durante a evaporação, o e o , dois Íons abundantes na água do mar, combinam-se e precipitam como camadas de sedimento, formando sulfato de cálcio (CaS04 • 2H20) (o ponto, nessa fórmula, representa a ligação de duas moléculas de água aos Íons cálcio e sulfato). Outro sulfato de cálcio, a anidrita , difere da gipsita por não conter água. Seu nome é derivado da palavra anidro, que significa "sem água". A gipsita é estável nas baixas temperaturas e pressões na superfície terrestre, enquanto a anidrita é estável em temperaturas e pressões mais elevadas, típicas das rochas sedimentares que sofreram soterramento. Anidrita Barita Gipsita Sulfetos Os principais minérios de muitas substâncias importantes – tais como cobre, zinco e níquel - são membros do grupo dos sulfetos. Esse grupo é formado pelos compostos do Íon sulfeto (S2-) com cátions metálicos. No Íon sulfeto, um átomo de enxofre recebeu dois elétrons em sua camada mais externa. Muitos dos sulfetos parecem metais e quase todos são opacos. O sulfeto mais comum é a pirita (FeS2), também chamada de “Ouro de tolo“, devido à sua semelhança com o ouro. Calcopirita Bornita Galena Marcassita Molibdenita Pirita 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 rochasmagmáticas, metamórficas e sedimentares que não possuem como minerais essenciais silicatos. Assim sendo, é impossível classificar rochas sem possuir uma boa base de mineralogia dos silicatos. De um modo geral a crosta terrestre é formada por mais de 60% de átomos de oxigênio, pouco mais de 20% de átomos de silício e 6 a 7% de átomos de alumínio, aparecendo com porcentagem atômica ao redor de 2% os átomos de Fe, Ca, Mg, Na e K. Os demais elementos químicos representam cerca de 1% da proporção atômica média encontrada na crosta terrestre, e desses apenas o Ti possui alguma importância volumétrica na arquitetura da crosta. Silicatos Silicatos Nesossilicatos Ciclossilicatos Sorossilicatos Inossilicatos Filossilicatos Tectossilicatos Propriedades Físicas dos Minerais Mineral Desconhecido Propriedades Físicas Mineral Conhecido Propriedades Físicas dos Minerais • Dureza • Clivagem • Fratura • Brilho • Cor • Gravidade específica e densidade • Hábito cristalino Propriedades Físicas dos Minerais Dureza A dureza é a facilidade com que a superfície de um mineral pode ser riscada. Em 1822 Friedrich Mohs, um mineralogista austríaco, construiu uma escala (conhecida como escala de dureza de Mohs), baseada na facilidade que um mineral risca o outro. A dureza de um mineral depende do tipo de ligação e da estrutura crsitalina. Propriedades Físicas dos Mineraisc Escala de dureza de Mohs Clivagem É a tendência que um cristal apresenta de partir-se segundo superfícies planares. A perfeição dessas superfícies varia de acordo com a força das ligações: Fortes ligações clivagens imperfeitas; Fracas ligações clivagens perfeitas ou boas. As clivagens são classificadas de acordo com dois grupos de características: (1) número de planos e padrão de clivagem; (2) qualidade dos planos de clivagem e facilidade com que o cristal se separa ao longo desses planos. Propriedades Físicas dos Mineraisc Número de planos; padrão de clivagem - O número de planos e os padrões de clivagem são características diagnósticas para a identificação de muitos minerais formadores de rochas. A moscovita, por exemplo, tem somente um plano de clivagem, enquanto a calcita e a dolomita têm três excelentes direções de clivagem, o que dá a elas uma aparência romboidal. A estrutura de cada cristal determina a natureza dos seus planos de clivagem e de suas faces cristalinas. Em um dado cristal, o número de planos de clivagem será sempre menor que o de possíveis faces cristalinas, pois faces podem formar-se ao longo de qualquer um dos muitos planos formados por alinhamentos de átomos ou íons, enquanto a clivagem ocorrerá entre os planos Propriedades Físicas dos Mineraisc Propriedades Físicas dos Minerais Fratura Fratura é a tendência que os cristais têm de quebrar-se ao longo de superfícies irregulares ao invés de utilizarem planos de clivagem. Todos os minerais mostram fraturas; elas podem cortar os planos de clivagem ou desenvolver-se em qualquer direção em minerais que não têm clivagem, como o quartzo. As fraturas estão relacionadas ao modo como as forças de ligação distribuem-se em direções transversais aos planos cristalinos. A quebra dessas ligações resulta em fraturas irregulares. As fraturas conchoidais têm superfícies lisas, encurvadas, como as que se formam pela quebra de peças espessas de vidro. As fraturas comumente têm a aparência de madeira rachada e, nesse caso, são chamadas de fraturas fibrosas. A forma e a aparência dos muitos tipos de fraturas irregulares dependem da estrutura particular de cada mineral. Propriedades Físicas dos Minerais Brilho O modo como a superfície de cada mineral reflete a luz confere uma propriedade característica, que é O brilho. O brilho é controlado pelos tipos de átomos presentes e pelas suas ligações, sendo que esses dois fatores afetam a maneira como a luz passa através do mineral ou é refletida por ele. Os cristais com ligações iônicas vítreos Os cristais com ligações covalentes são mais variáveis, sendo muitos deles caracterizados pelo brilho adamantino, como o do diamante. O brilho metálico ocorre nos metais puros, como o ouro, e em muitos sulfetos, como a galena (sulfeto de chumbo, PbS). O brilho nacarado resulta das múltiplas reflexões da luz formadas a partir de planos localizados abaixo da superfícies de minerais translúcidos. Brilho Características Metálico Reflexões fortes produzidas por substâncias opacas Vítreo Brilhante como o vidro Resinoso Característico das resinas, como o ambar Graxo Como se estivesse coberto por uma superfície oleosa Nacarado É a iridescência esbranquiçada de alguns materiais como a pérola Sedoso Como a seda Adamantino O brilho do diamante e de minerais parecidos Cor A cor de um mineral é conferida pela luz refletida ou transmitida seja através dos cristais e das massas irregulares, seja através do traço. O traço de um mineral refere-se à cor do pó que é deixado quando ele é raspado sobre uma superfície abrasiva, como uma placa de porcelana não- vitrificada. A cor dos minerais é uma propriedade complexa e ainda não totalmente compreendida. E determinada tanto pelos tipos de átomos encontrados no mineral puro quanto pelos traços de impurezas presentes. A cor depende de algumas características dos minerais tais como os íons e impurezas de minerais Propriedades Físicas dos Minerais Propriedades Físicas dos Minerais Gravidade específica e densidade Densidade massa por unidade de volume (geralmente expressa como gramas por centímetro cúbico m³) Gravidade específica que é o peso do mineral no ar dividido pelo peso de um yolume igual de água pura a 4°C A densidade depende da massa atômica dos íons e da estrutura cristalina do mineral Propriedades Físicas dos Minerais Hábito cristalino O hábito cristalino de um mineral é a forma como seus cristais individuais ou agregados de cristais crescem. Os hábitos cristalinos têm nomes freqüentemente relacionados a formas geométricas, tais como lâminas, placas e agulhas. Alguns minerais têm hábitos cristalinos tão distintivos que são facilmente reconhecíveis. Um exemplo é o quartzo, que é formado por uma coluna de seis lados que culmina num conjunto de faces em forma de pirâmide. Número do slide 1 Número do slide 2 Número do slide 3 Número do slide 4 Número do slide 5 Número do slide 6 Número do slide 7 Número do slide 8 Número do slide 9 Número do slide 10 Número do slide 11 Número do slide 12 Número do slide 13 Número do slide 14 Número do slide 15 Número do slide 16 Número do slide 17 Número do slide 18 Número do slide 19 Número do slide 20 Número do slide 21 Número do slide 22 Número do slide 23 Número do slide 24 Número do slide 25 Número do slide 26 Número do slide 27 Número do slide 28 Número do slide 29 Número do slide 30 Número do slide 31 Número do slide 32 Número do slide 33 Número do slide 34 Número do slide 35 Número do slide 36 Número do slide 37 Número do slide 38 Número do slide 39 Número do slide 40 Número do slide 41 Número do slide 42 Número do slide 43 Número do slide 44 Número do slide 45 Número do slide 46 Número do slide 47 Número do slide 48 Número do slide 49
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