Elementos de mineralogia

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Elementos de Mineralogia
�Definições
�Origens e propriedades minerais
�Classificação
�Importância econômica
�Minerais e meio ambiente
� Definições
mineral – elemento ou composto químico 
inorgânico com estrutura cristalina 
definida
cristal – mineral com forma geométrica
externa bem definida por faces, 
arestas e vértices naturais
minério - mineral ou rocha com importância 
econômica
rochas - associação de minerais unidos
�Origem
- “ingredientes químicos” e condições físicas 
(temperatura e pressão)
- material em estado de fusão (magma) ou vapor –
minerais primários
- cristalização – núcleo
- elementos se unem por diferentes tipos de ligações
químicas
- dissolução de minerais e cristalização de outros 
minerais – minerais secundários
�Origem
Tarbuck & Lutgens, 2008
�Origem
Lneg, 2010
�Origem
Tarbuck & Lutgens, 2008
�Origem
Cela unitáriaCela unitária
Retículo Retículo 
cristalinocristalino
Teixeira et a., 2000
�Origem
Wicander & Monroe, 2009
A) Diamante – ligações covalentes
B) Diamante – estrutura tridimensional
C) Grafita – ligações van der Waals
�Origem
Wicander & Monroe, 2009
�Origem
Solução sólida
Teixeira et a., 2009
�Elementos mais comuns na crosta terrestre
0,11,5Todos os outros
1,82,1Magnésio
1,42,6Potássio
2,62,8Sódio
1,93,6Cálcio
1,95,0Ferro
6,58,1Alumínio
21,227,7Silício
62,646,6Oxigênio
% em átomos% em pesoElemento
�Tipos de empacotamento
Tarbuck & Lutgens, 2008
Sistemas cristalinos
isométrico
a1= a2= a3
αααα= ββββ= γγγγ = 90º
tetragonal
a1= a2 ≠≠≠≠ c
αααα= ββββ= γγγγ = 90º
trigonal
a = b = c
αααα= ββββ= γγγγ ≠≠≠≠ 90º
Sistemas cristalinos
monoclínico
a ≠≠≠≠ b ≠≠≠≠ c
αααα= ββββ= γγγγ = 90º
ββββ ≠≠≠≠ 120º
triclínico
a ≠≠≠≠ b ≠≠≠≠ c
αααα ≠≠≠≠ ββββ ≠≠≠≠ γγγγ ≠≠≠≠
a1= a2= a3 ≠≠≠≠c
αααα= ββββ= 90º
γγγγ = 120º
hexagonal
Sistemas cristalinos
isométrico
(halita, diamante)
hexagonal
(grafita, gelo)
tetragonal
(rutilo, zircão)
trigonal
(quartzo, turmalina)
ortorrômbico
(enxofre, topázio)
monoclínico
(biotita, ortoclásio)
triclínico
(microclínio, plagioclásios)
Clivagem
Tarbuck & Lutgens, 2008
Clivagem
�Multiplicidade de minerais
- polimorfismo – “poli”(muitos), “morphos” (forma)
mesma composição química, mas 
estruturas cristalinas diferentes
Ex. grafita e diamante 
- isomorfismo – “iso” (igual) “morphos” (forma)
estrutura cristalina semelhante, mas
composição química diferente
Ex. calcita (CaCO3) e magnesita
(MgCO3)
�Polimorfos
Tarbuck & Lutgens, 2008
�Polimorfos de Al2SiO5
Teixeira et a., 2009
�Polimorfos de CaCO3
Teixeira et a., 2009
Calcita Aragonita
�Polimorfos de CaCO3
Calcita
Aragonita
�Isomorfos de CaCO3
Calcita Magnesita
�Isomorfos de CaCO3
Calcita Magnesita
Identificação de minerais
(macroscópica) 
- Propriedades físicas e morfológicas:
� hábito cristalino
� transparência
� brilho
� cor
� traço 
� dureza 
� fratura 
� clivagem 
� tenacidade
� peso específico 
� magnetismo
Propriedades físicas
- hábito cristalino – forma geométrica externa exibida
pelos cristais.
• acicular – semelhantes a agulhas
• colunar – semelhantes a colunas
• tabular ou lamelar – achatado, lamelas sobrepostas
• foliáceo – separa-se facilmente em folhas
• fibroso – cristais finos e fibrosos
• granular – agregado de grãos
• maciço – compacto de forma irregular
• terroso – aspecto de massa de barro seco
• botrioidal – agregado com proeminências 
arredondadas, tipo cacho de uva
Propriedades físicas
- transparência – minerais que não absorvem a luz são
transparentes. Aqueles que absorvem 
a luz parcialmente são translúcidos e 
aqueles que absorvem totalmente a luz
são opacos.
Propriedades físicas
- brilho – aspecto da reflexão da luz pela superfície.
Pode ser metálico, vítreo, resinoso, sedoso,
perláceo, adamantino e fosco
- cor – relacionada a comp. química, impurezas ou
defeitos no retículo cristalino
- traço – cor do pó do mineral em risco em porcelana
branca e dura
- clivagem – superfície de fratura plana, paralela a 
uma face do cristal
- fratura – superfície de quebra do mineral
Propriedades físicas
- dureza – resistência do mineral ao risco ou abrasão, 
por outro mineral ou por outra substância 
(canivete, vidro). Determinação da
propriedade relacionada a uma escala de 
referência - Escala de Mohs
Escala de Mohs
Tarbuck & Lutgens, 2008
Escala de Mohs
Escala 
de 
dureza 
Minerais 
padrão 
Composição 
química 
Referências 
relativas 
Tipos de 
minerais 
1 Talco Mg3SiO4(OH)2 
2 Gipso CaSO4.2H2O 
Riscam-se 
com a unha 
3 Calcita CaCO3 Risca-se com 
objeto de 
cobre 
4 Fluorita CaF2 
Moles 
5 Apatita Ca5(PO4)3(F,Cl,OH) 
Riscam-se 
com canivete 
ou com canto 
de vidro 
6 Ortoclásio KAlSi3O8 Risca o vidro 
com 
dificuldade 
7 Quartzo SiO2 
8 Topázio Al2SiO4(OH,F)2 
Riscam o 
vidro 
Semiduros 
9 Coríndon Al2O3 
10 Diamante C 
Riscam o 
vidro com 
facilidade 
Duros 
 
 
Propriedades físicas
- tenacidade – resistência à flexão, ao esmagamento
ou ao corte. Ex. talco, gipso e serpentina
- magnetismo – propriedade apresentada por minerais
que contém ferro. Ex. magnetita e 
pirrotita
- peso específico – peso do mineral em relação ao 
peso de igual volume de água. É
constante para cada espécie 
mineral, normalmente entre 2 e 4.
>4 – minerais pesados
Identificação microscópica
- microscópio ópticos: luz refletida e transmitida
- luz refletida – minerais opacos
- luz transmitida – minerais transparentes
- propriedades ópticas – cor, polarização da luz, 
birrefringência, geminação, pleocroísmo
Propriedades físicas - curiosidades
- piezoeletricidade – propriedade de transformar uma 
pressão mecânica em carga elétrica
Ex. quartzo – indústria eletroeletrônica
- piroeletricidade – propriedade de gerar corrente
elétrica pelo aumento de calor.
Ex. turmalina – altos fornos
- radioatividade – emissão de radiação, decorrente do
decaimento radioativo de algum elemento
constituinte. Ex. uraninita
Lâmina de rocha
Lâmina de grãos
Identificação microscópica
- difração de raios-X
- microscopia eletrônica de varredura - MEV
Difração de raios-X
Difração de raios-X
Microscopia eletrônica de varredura
Microscopia eletrônica de varredura
�Classificação dos minerais
- critérios – sistema de cristalização, composição 
química e usos
- sistemas cristalinos – arranjo espacial dos átomos
definindo formas características 
Classificação dos minerais
� elementos nativos – ex. ouro e prata
Classificação dos minerais
� sulfetos – ex. pirita (Fe2S) e esfalerita (Zn,Fe)S
Classificação dos minerais
� sulfossais – ex. tetraedrita (Cu12Sb4S13) e enargita
(Cu3AsS4)
� halóides – ex. halita (NaCl) e fluorita (CaF2)
� nitratos – ex. salitre (KNO3) e salitre-do-chile
(NaNO3)
� boratos – ex. bórax (Na2B4O7.10H2O)
� tungstatos e molibdenatos – ex. scheelita (CaWO4)
Classificação dos minerais
� óxidos – ex. cuprita (Cu2O) e hematita (Fe2O3)
Classificação dos minerais
� carbonatos – ex. calcita (CaCO3) e rodocrosita
(MnCO3)
Classificação dos minerais
� sulfatos – ex. barita (BaSO4) e gipsita (CaSO4.2H2O)
Classificação dos minerais
� fosfatos – ex. apatita Ca5(F,Cl,OH)(PO4)3 e monazita
(Ce, La Nd, Th PO4)
Classificação dos minerais
� silicatos – ex. quartzo (SiO2) e olivina (Mg,Fe)2SiO4
Constituição mineralógica da crosta continental
Classe mineral Espécie ou grupo 
mineral 
% em volume 
silicatos Feldspatos 58 
 Piroxêniose 
anfibólios 
13 
 Quartzo 11 
 Micas, clorita, 
argilominerais 
10 
 Olivina 3 
 Epídoto, cianita, 
andaluzita, 
silimanita, 
granadas, zeólitas 
etc. 
2 
Carbonatos, 
óxidos, sulfetos, 
halóides etc. 
 3 
Total 100 
 
 
Classificação dos silicatos
• Nesossilicatos – tetraedros isolados. Ex. Olivina
• Sorossiliactos – duplas de tetraedros. Ex. epídoto
• Ciclossilicatos – anéis de tetraedros. Ex. turmalina
• Inossilicatos – cadeias de tetraedros:
simples – ex. piroxênios
duplas – ex. anfibólios
• Filossilicatos – folhas de tetraedros. Ex. muscovita, 
caulinita, esmectita, ilita
• Tectossilicatos – tetraedros em estrutura contínua 
tridimensional. Ex. quartzo e feldspatos
Classificação dos silicatos
Tarbuck & Lutgens, 2008
Filossilicatos - argilominerais
Caulinita
Filossilicatos - argilominerais
Caulinita
Filossilicatos - argilominerais
Nontronita - Na0.3Fe+++2(Si,Al)4O10(OH)2•n(H2O)
Filosilicatos - argilominerais
Ilita - (K,H3O)(Al,Mg,Fe)2(Si,Al)4O10[(OH)2,(H2O)]
Importância econômica
• Metais nobres – economia mundial
• óxidos e hidróxidos – indústria do aço e metalurgia em
geral
• fosfatos – indústria de fertilizantes
• carbonatos – agricultura, indústria química e 
siderúrgica, construção civil
(cal e cimento) 
• silicatos – da construção civil a aplicações de alta
tecnologia (fibras ópticas) – quartzo;
fibrocimento, produtos isolantes - amianto
argilas – porcelanas, papel, cosméticos
Importância econômica
• barita (sulfatos) – carga em borrachas, tintas e
vidro; lama para perfuração de poços de
petróleo, fabricação de agregado para
concreto denso
• fluorita – indústria do vidro, metalurgia e química
• gipsita – produção do gesso (calcinada), carga mineral
em diversos produtos, correção de solo, 
cimento portland
Importância econômica
• muscovita – isolantes elétricos e térmicos
• quartzo – componentes eletro-eletrônicos e ópticos,
fibras ópticas, indústria do vidro, cerâmica,
refratários e abrasivos
• vermiculita – isolantes acústicos e térmicos, indústria
da construção civil (placas, argamassa, 
forro, agregado leve para concreto)
• talco – produtos químicos, agrícolas, farmacêuticos,
cosméticos e borracha
Importância econômica
• grafita – revestimentos de moldes de fundição,
lubrificantes e equipamentos elétricos
• quartzo – componentes eletro-eletrônicos e ópticos,
fibras ópticas, indústria do vidro, cerâmica,
refratários e abrasivos
• vermiculita – isolantes acústicos e térmicos, indústria
da construção civil (placas, argamassa, 
forro, agregado leve para concreto)
• talco – produtos químicos, agrícolas, farmacêuticos,
cosméticos e borracha
Importância econômica
• amianto – fibrocimento, produtos isolantes (resistência
ao fogo) e embalagens
• argilas – fabricação de tijolos, telhas e cerâmicas,
papel, porcelana, pasta dental e cosméticos 
• bentonita – filtragem, descoloração e refino na 
indústria do petróleo, pelotização de 
minério de ferro, lamas de perfuração, 
camadas de impermeabilização de aterros,
agente adsorvente de substâncias oleosas
• diamante industrial – ferramentas e equipamentos de
corte, abrasivos e pastas para 
polimento para materiais diversos
Importância econômica
• calcita – construção, fundente, indústria siderúrgica
e química, agricultura, fabricação de cal e de
cimento portland, tratamento de água
• zeólita – fabricação de cimento pozolânico, purificação
de água, separação de rejeitos radioativos e 
tratamento de esgoto
Minerais X Meio ambiente
� Problemas:
- ouro – contaminação por mercúrio
- pirita – drenagem ácida
- galena – contaminação do solo e águas superficial e 
subterrânea
- amianto – asbestose
Minerais X Meio ambiente
� Soluções:
- bentonitas – utilização em barreiras hidráulicas e em 
camadas de impermeabilização de aterros
- calcita e dolomita (calcário) – correção de pH de
efluentes e solos contaminados
- argilas e óxidos (Fe) – retenção de metais em camadas
de impermeabilização de aterros 
• Bibliografia
- TEIXEIRA, W.; TOLEDO, M.C.M.de; FAIRCHILD, 
T.R.; TAIOLI, F. 2009. Decifrando a Terra. São 
Paulo: Ed. Companhia Nacional. 623 p. Cap.5.
- WICANDER, R.; MONROR, J.S. Fundamentos de 
Geologia. 2009. Cencage Learning. Cap.3
- LEINZ, V. & CAMPOS, S. - Guia para Determinação 
de Minerais. Editora Nacional, 349 p.
- http://webmineral.com