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• Introdução, Classificação geoquímica dos elementos; Abundância dos elementos químicos no universo e na crosta. • Relação química com a classificação mineral; polimorfismo; Forças de ligação nos cristais; O princípio da coordenação. • Tipo estrutural; variação na composição mineral por substituição iônica, acoplamento • Solução sólida ou isomorfismo, Exsolução; pseudomorfos e mineralóides • Dedução de uma fórmula química a partir da análise de um mineral UM SÓLIDO NATURAL, COM COMPOSIÇÃO QUÍMICA DEFINIDA (NÃO FIXA) E ARRANJO ATÔMICO ALTAMENTE ORDENADO, FORMADO POR PROCESSOS INORGÂNICOS (Klein & Hurlbut, 1999) �Ocorrência natural � Exclui compostos sintetizados em laboratório �Sólido homogêneo � uma única substância ou fase que não pode ser fisicamente separada em compostos mais simples. •Composição química definida – Elemento ou composto representado por uma fórmula química. – quartzo:SiO2 – ouro: Au – calcita CaCO3 ou (Ca0,8Mg 0,2)CO3 Arranjo atômico ordenado – estrutura cristalina fórmula pode variar dentro de certos limites, devido às substitições iônicas Sólidos que não têm estrutura cristalina AMORFOS Ex: vidro, âmbar MINERALÓIDE MINERALÓIDE Substância de ocorrência natural, semelhante a um mineral, com uma certa constância de composição química e de características físicas, mas que não apresenta a organização cristalina típica dos minerais. Formam-se pela floculação de colóides e ressecação de gel apresentando, hábitos botrioidal ou mamelonar e psolítico e fácies concrecionados, como mistura de finas porções amorfas com fases minerais criptocristalinas, localizadas ou incipientes. MINERALÓIDE Origem orgânica - são biogênicos), como: colofana (fosfato de Ca amorfo que ocorre em alguns ossos fósseis), o âmbar (fossilização de resinas de árvores). Minerais amorfos como: opala �certa constância de composição química e características físicas, não apresentam a organização cristalina dos minerais Mineralóides - parecidos com minerais � designação "mineral amorfo" deve ser abandonada. MINERALÓIDE Alguns autores incluem na classificação de mineralóides substâncias naturais, líquidas na CNTP como: - água - mercúrio - petróleo Por serem substâncias naturais – cria sério problema terminológico, pois essas substâncias não são parecidas com minerais � devem estar no ESTADO SÓLIDO. � The members of the (unofficial) Mineraloids Class (are often mistaken for minerals and are sometimes classified as minerals, but lack the necessary crystalline structure to be truly classified as such). These materials are found naturally, some are treated as gemstones and are included in most mineral references. � Amber (Succinite - fossilized tree resin) � Jet (Very Compact Coal) � lechatelierite (Nearly Pure Silica Glass) � Limonite (A Mixture of Oxides) � Mercury (A Liquid at Normal Temperatures) � Obsidian (Volcanic Silica Glass) � Opal (Hydrated Silica) Pearl (Organicly Produced Carbonate) � Tektites (Meteoritic Silica Glass) pirita galena magnetita calcita Ouro Ouro com quartzo açúcar refinado CaCO3 em pérolas obsidiana âmbar MINERALÓIDE Opala âmbar � Mineralóide: sólido natural não cristalino � Rocha: agregado natural de um ou mais minerais e/ou mineralóides (vulgarmente chamado de pedra) � Minério: termo empregado quando o mineral ou a rocha apresentam importância econômica � Propriedades Químicas dos Minerais › estudadas em laboratórios utilizando variadas técnicas: desde as clássicas até mais sofisticadas, como difração de raios X ou microssonda eletrônica. � Principais classes em que estão agrupados os minerais NÃO SILICATOS � classificação mineralógica › mais usada na mineralogia, › atender à necessidades científicas, › considera a estrutura e composição química dos minerais, � Subdivide minerais em 12 grandes grupos, � Basedo na composição química � Existem muitas outras classificações › atender necessidades específicas, › Ex: elemento constituinte mais importante, modo de ocorrência na natureza, gêneses e associações paragenéticas, bem como as propriedades físicas. 1. Elementos nativos 2. Sulfetos 3. Sulfossais 4. Óxidos e Hidróxidos 5. Halogenetos 6. Carbonatos 7. Nitratos 8. Boratos - 9. Fosfatos 10. Sulfatos 11. Tungstatos 12. Silicatos (nesossilicatos, sorossilicatos, ciclossilicatos, inossilicatos, filossilicatos e tectossilicatos). Considera estrutura e composição química dos minerais - Strunz (1935). � Subdivide os minerais em 12 grandes grupos, baseando-se na composição química e organização estrutural: 1. Elementos nativos - cerca de 20 elementos, minerais sob forma não combinada. Ex. Ouro- Au, Cobre Cu, Prata Ag 2. Sulfetos - vários metais com Enxofre, Selênio ou Telúrio ex. Galena (PbS); Calcocita (Cu2S); Molibidenita (MoS2).; 3. Sulfossais - compostos de Chumbo, Cobre ou Prata em combinações com Enxofre e Antimônio, Arsênico ou Bismuto ex. Enargita Cu3AsS4; 4. Óxidos e Hidróxidos - metal em combinação com oxigênio ex. Hematita(Fe2O3) Hidróxidos - são óxidos minerais c/água ou oxidrila (OH) ex. Brucita Mg (OH)2. 5. Halogenetos - cloretos, fluoretos, brometos e iodetos naturais . Ex Fluorita (CaF2) 6. Carbonatos - Minerais que nas fórmulas incluem o radical carbonato, CO3 . Ex Calcita CaCO3. 7. Nitratos - Contêm o radical NO3 Ex KNO3 8. Boratos - Contêm o Grupo BO3 Bórax Na2B4O7. OH2 9. Fosfatos - Contêm o radical PO4 ex. Apatita Ca5(F, CL) -(PO4)3 10. Sulfatos - Contêm o radical SO4 ex. Barita (BaSO4) 11. Tungstatos - Contêm o radical Tungstato WO4 ex. Scheelita (CaWO4) 12. Silicatos - Contêm vários elementos com silício e oxigênio os mais comuns são Na, K, Mg, Ca, Al, Fe dentre outros. (nesossilicatos, sorossilicatos, ciclossilicatos, inossilicatos, filossilicatos e tectossilicatos). Outras classificações mineralógicas: � Classificação de acordo com o o o o elemento químico mais importante (não considera composição química, propriedades cristalográficas e físicas). � Todos os minerais de Fe reunidos em mesma classe: › hematita - Fe2 O3 (trigonal romboédrico), magnetita Fe3O4 (isométrico), siderita FeCO3 (trigonal romboédrico), goethita HFeO2 (ortorrômbico), pirita FeS2 (isométrico), marcassita FeS2 (ortorrômbico), troillita (FeS) (hexagonal), pirrotita Fe1-xS (hexagonal/ortorrômbico) etc. � No caso do cobre, tem-se no mesmo grupo: › anklerita Cu3(OH)4SO4 (ortorrômbico); atacamita Cu2Cl(OH)3 (ortorrômbico); malaquita Cu2(CO3 )(OH)2 (monoclínico), azurita Cu3(CO3)2 (OH) 2 (monoclínico), bornita Cu5FeS4 (isométrico), calcocita Cu2S (ortorrômbico), calcopirita CuFeS2 (tetragonal), covelita CuS (hexagonal), cuprita Cu2O (isométrico), enargita Cu3AsS4 (ortorrômbico), tetraedrita (Cu,Fe,Zn,Ag)12Sb4S13 (isométrico); etc. › abundâncias dos elementos: até número atômico 35. › quantidade de elementos na natureza: muito pequena › Barra vertical do gráfico: escala logarítmica. (ex.: H é 10.000 (104) vezes + abundante que C) › abundância de cada elemento em relação à silício. Ex.: p/ cada milhão (106) de Si, existem 10 milhões (107) de C. � Elemento mais abundante é o mais leve e simples de todos: hidrogênio (1H1), com um próton em seu núcleo. � Seguido do hélio (4He2), com 2 prótons e 2 nêutrons no núcleo. � Esses dois elementos são tão abundantes que, apesar de serem os mais leves, compõem 98% da massa do universo. Desses, 73% são hidrogênio e 25% hélio. � Restante 2% é muito importante. Somos feitos de carbono, oxigênio, cálcio, ferroetc. composição da Terra composição da crosta 1. O – 45,2% 2. Si – 27,2% 3. Al – 8,0% 4. Fe – 5,8% 5. Ca – 5,1% 6. Mg – 2,8% 7. Na – 2,3% 8. K – 1,7% 9. Ti – 0,9% 10. H – 0,1% 11. Mn – 0,1% 12. P – 0,1% Todos os outros – 0,8% Weight % Atom % Ionic Radius Volume % O 46.60 62.55 1.40 93.8 Si 27.72 21.22 0.42 0.9 Al 8.13 6.47 0.51 0.5 Fe 5.00 1.92 0.74 0.4 Ca 3.63 1.94 0.99 1.0 Na 2.83 2.64 0.97 1.3 K 2.59 1.42 1.33 1.8 Mg 2.09 1.84 0.66 0.3 Total 98.59 100.00 100.00
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