CRISTALOGRAFIA E MINERALOGIA

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CRISTALOGRAFIA E MINERALOGIA
CONCEITOS
Mineralogia - ramo da Geologia que estuda a composição, estrutura, a aparência, a estabilidade, os tipos de ocorrência e as associações de minerais. 
Mineral - substância sólida, cristalina, homogênea, constituída de elementos ou compostos químicos, com composição definida, mas que pode variar dentro de certos limites, formado por processos naturais inorgânicos, cujos átomos encontram-se organizados em arranjo periódico tridimensional.
Rocha – associação de minerais que, por ações geológicas, tornam-se intimamente unidos. 
Minério – mineral ou rocha de importância econômica.
Mineralóide- sufixo óide significa: parecido com. 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. Ex. Vidro, o âmbar (originado pela fossilização de resinas de árvores).
Cristalinos (cristais): Compostos organizados num padrão tridimensional bem definido, que se repete no espaço, formando uma estrutura com uma geometria específica. 
Não cristalinos (amorfos ou vítreos): Compostos por materiais que não apresentam ordenação espacial dos seus átomos ou moléculas ao longo de distâncias consideráveis.
	 COMPOSTO CRISTALINO COMPOSTO NÃO-CRISTALINO
Estrutura cristalina é o resultado do arranjo atômico de um mineral. 
Essa estrutura cristalina pode ser macroscópica ou microscópica, dependendo do tamanho do cristal e a sua liberdade de crescimento. 
FORMAÇÃO DOS MINERAIS
Ligações iônicas e covalentes
Ligações iônicas: As ligações iônicas são predominantes nas estruturas cristalinas: cerca de 90% de todos os minerais são compostos essencialmente iônicos.
Ligações metálicas: Os átomos de elementos metálicos, que tem forte tendência a perder elétrons, são empacotados como se fossem cátions, e os elétrons, que permanecem livres para mover-se, são compartilhados e ficam dispersos entre esses cátions. É um tipo de ligação covalente.
Ligações covalentes: A ligação covalente geralmente é feita entre os não metais e não metais, hidrogênio e não metais e hidrogênio com hidrogênio. Esta ligação é caracterizada pelo compartilhamento de elétrons.
Forças intermoleculares – Pontes de hidrogênio
	Esta interação intermolecular pode ser chamada também de ligações de hidrogênio. É realizada sempre entre o hidrogênio e um átomo mais eletronegativo, como flúor, oxigênio e nitrogênio. É característico em moléculas polares. Podem ser encontradas no estado sólido e liquido.
	É a ligação mais forte de todas, devido à alta eletropositividade do hidrogênio e à alta eletronegatividade do flúor, oxigênio e nitrogênio. De um lado, um átomo muito positivo e, do outro, um átomo muito negativo. Isto faz com que a atração entre estes átomos seja muito forte. Por isso, em geral são sólidos ou líquidos. 
Forças intermoleculares – Dipolo-Dipolo
	Esta interação intermolecular pode ser chamada também de dipolo-permanente ou dipolar. Ocorre em moléculas polares. É menos intensa que as pontes de hidrogênio. Quando a molécula é polar, há de um lado um átomo mais eletropositivo e, do outro, um átomo mais eletronegativo. Estabelece-se de modo que a extremidade negativa do dipolo de uma molécula se orienta na direção da extremidade positiva do dipolo de outra molécula. Assim: 
Forças intermoleculares – Dipolo induzido
	Esta interação intermolecular pode ser chamada também de dipolo-induzido ou Forças de Van der Waals. É a interação mais fraca de todas e ocorre em moléculas apolares. Neste caso, não há atração elétrica entre estas moléculas. Deveriam permanecer sempre isoladas e é o que realmente acontece, porque em temperatura ambiente estão no estado gasoso. 
	A molécula, mesmo sendo apolar, possui muitos elétrons, que se movimentam rapidamente. Pode acontecer, em um dado momento, de uma molécula estar com mais elétrons de um lado do que do outro. Esta molécula estará, portanto, momentaneamente polarizada e, por indução elétrica, irá provocar a polarização de uma molécula vizinha (dipolo induzido), resultando uma fraca atração entre ambas. 
OBS: Ligações de Van der Waals e as pontes de hidrogênio são as ligações mais fracas, formadas por cargas eletrostáticas; minerais com este tipo de ligação têm baixa dureza.
	A formação de minerais é controlada pelas condições de temperatura e pressão do ambiente. 
1.Cristalização do Magma: Depende de sua composição química, quantidade de produtos voláteis, viscosidade, taxa de resfriamento e da localização do magma na crosta terrestre. A cristalização dos minerais pode ocorrer: 
	A. Dentro da crosta magma intrusivo resfriamento é lento (rochas plutônicas)
	B. Na superfície magma extrusivo resfriamento rápido (rochas vulcônicas)
Quanto mais rápido o resfriamento = menores as fases cristalinas 
Quanto mais lenta = maiores os minerais. 
Ex: Quartzo, Feldspatos, piroxênios, anfibólios, biotita, muscovita.
2. Sublimação: São aqueles formados diretamente da cristalização de um vapor e também da interação entre vapores e as rochas dos condutos por onde passam. Ex: Borax; Cloreto, Fluoretos.
3. Evaporação ou Sobressaturação: Originam-se pela deposição devido a evaporação de uma solução saturada (salmoura), que depende das variações de temperatura, pressão, pH e Eh (condição redox). Esse processo ocorre na superfície da terra e em diferentes profundidades. 
Ex: gipsita (gesso), anidrita, silvita (KCl), Halita (NaCl), carbonatos (CaCO3), pirita.
4. Deposição Coloidal: Ocorre através da precipitação de: 
Colóides dissolvidos 
Floculação de colóides por ação de eletrólitos; 
Floculação de colóides por interação devido às cargas elétricas opostas; 
Adsorção iônica e troca de bases. 
Ex: neoformação de minerais de argila (filossilicatos).
5. Metamorfismo: Processos metamórficos (alta pressão e alta temperatura “abaixo da fusão”), os quais provocam a recombinação de novos minerais preexistentes numa nova fase mineral. Ex: epidoto, granada, andaluzita, grafite.
Polimorfismo – Minerais com a mesma composição química, mas com estruturas cristalinas diferentes. Ocorre quando as condições de pressão e temperatura a que se formaram são muito diferentes. Implica diferentes propriedades apesar de terem a mesma composição química diamante grafite
	Diamante e grafite: O diamante apresenta ligações covalentes entre os seus átomos constituintes em todas as direções. É o mineral mais duro que se conhece. A grafite apenas apresenta ligações covalentes entre os átomos que estão no mesmo plano. A sua dureza é muito baixa.
CLASSIFICAÇÃO QUÍMICA DOS MINERAIS 
	A base da taxonomia de minerais é a natureza do radical ANIÔNICO. Minerais com mesmo radical aniônico possuem propriedades físicas e morfológicas semelhantes entre si. Minerais com mesmo radical aniônico tendem a se formar por processos físico-químicos semelhantes e ocorrem em associação na natureza.
ABUNDÂNCIA DOS MINERAIS 
Tetraedro de sílica: SiO4 TIPOS DE SILICATOS
A polimerização resulta em cadeias estruturais com diferentes tipos de agrupamento. A classificação dos silicatos baseia-se no tipo de cadeia e, portanto, no grau de polimerização (compartilhamento do íon oxigênio). 
NESOSSILICATOS (Neso =ilha) (SiO4)4- 
	Os tetraedros ocorrem ISOLADOS, sem nenhum contato direto com outros tetraedros. As ligações tetraedro-tetraedro se fazem através de metais: Mg, Fe, Ca e Al. São os silicatos mais simples e os primeiros a se formarem do resfriamento do magma. São pouco resistentes ao intemperismo químico. 
Exemplo: OLIVINA: (Mg,Fe)2SiO4
SOROSSILICATO (soro=par) (Si2O7)6- 
	Minerais com as unidades tetraédricas ligadas aos pares por um oxigênio em comum, sendo estes ligados uns aos outros por um METAL. 
Exemplo: EPIDOTO Ca2(Al, Fe) Al2O (SiO4)(Si2O7)(OH)
CICLOSSILICATO (Si4O18)12- 
	As unidades tetraédricas formam anéis ou cadeias fechadas. Os tetraédros são ligados por oxigênios em comuns, formando estruturas circulares. 
Exemplos: TURMALINA (Na, Ca) (Li, Mg, Al) (Al, Fe,Mn)6 (BO3)3 (Si6 O18)(OH)4; BERILO Be2 Al2 (Si4O18)
INOSSILICATOS: piroxênios (SiO3)2-
	São cadeias lineares de silicatos. 
Exemplo: AUGITA (Ca,Mg,Al)2(Si,Al)2O6
INOSSILICATOS: anfibólios (Si4 O11)6-
	São cadeias lineares duplas de silicatos. 
Exemplos: HORNBLENDA Ca2Na(Mg,Fe)4(Al,Fe, Ti)AlSi8AlO22(OH,O)2 ; ACTINOLITA (Ca,Na)2(Mg,Fe)5(Si,Al)8 O22(OH)2 
FILOSSILICATO (Si2 O5)2- 
	Estrutura em folhas ou lâminas superpostas. Compartilhamento de 3 oxigênio com outro tetraedro
FILOSSILICATO - MICAS 
Exemplo: MUSCOVITA; BIOTITA 
 Minerais secundários (argilominerais)
 Exemplo: Caulinita Exemplo: Montimorilonita
TECTOSSILICATOS: Quartzo (SiO2) 
	É uma variedade cristalina da sílica, sendo um dos minerais mais frequentes na natureza. Tem importante papel no esqueleto do solo e influência nas propriedades física dos solos (não tem papel de destaque para a nutrição de plantas). É um mineral muito resistente ao intemperismo.
TECTOSSILICATOS: Feldspatos 
	Aparecem devido a substituição isomórfica do Si pelo Al no retículo cristalino. São importantes para o solo por conter K e Ca, e devido sua decomposição relativamente fácil (mais comum em rochas ígneas e metamórficas). Constituem importante fonte de minerais secundários em solos: VERMICULITA – ESMECTITA – CAULINITA - GIBBSITA 
	De acordo com a composição química, forma-se 2 grupos principais: 
1. Feldspatos potássicos: KAlSi3O8 - Ortoclásio 
2. Feldspatos sódio-cálcicos (admite até 30% de Na e até 8-9% de Ca) 
ALBITA: NaAlSi3O8 - membro final rico em Na 
ANORTITA: CaAl2Si2O8 - membro final rico em Ca 
ÓXIDOS DE FERRO 
	Um ou mais elementos metálicos com o ânion [O]2-: hematita = Fe2O3; magnetita = Fe2O4; gibsita = Al2O3. 
	O tipo de óxido que ocorre no solo reflete as condições ambientais que determinaram a sua formação. Os óxidos de ferro são originários da decomposição de minerais primários ferro-magnesianos, como olivinas, piroxênios e anfibólios e são encontrados, principalmente, em rochas magmáticas básicas como o basalto. 
Hidróxidos – óxidos com água ou hidroxila[OH]-: goethita = FeO(OH).
ÓXIDOS DE ALUMÍNIO 
	A gibbisita o óxido de alumínio mais importante em solos, encontrado com frequência nos solos intemperizados das áreas tropicais. Possui estrutura cristalina e octaédrica, é constituída de dois planos de OH- com íons Al3+ entre eles. No Brasil, ocorre comumente em Latossolos.
CARBONATOS 
	São minerais com o ânion [CO3]2-: calcita e aragonita = polimorfos de CaCO3; dolomita = CaMg(CO3)2.
SULFATOS: minerais com o ânion [SO4]2-: anidrita = CaSO4; gipsita = CaSO4.2H2O 
FOSFATOS: minerais com o ânion [PO4]3-: apatita = [Ca5(PO4)3(F,Cl,OH)]. 
ELEMENTOS NATIVOS – ocorrem sob a forma não combinada, cristalizados em substâncias puras: diamante (C), ouro (Au), prata (Ag), grafita (C).
MINERAIS PRIMÁRIOS MAIS COMUNS EM SOLOS E OS PRINCIPAIS NUTRIENTES ESSENCIAIS ENCONTRADOS NOS MESMOS
PROPRIEDADE FÍSICA DOS MINERAIS
	1 . Forma ou Estrutura 
	6 . Magnetismo 
	2 . Clivagem 
	7 . Brilho 
	3 . Dureza 
	8 . Reações com ácidos 
	4 . Densidade relativa 
	9 . Transparência 
	5 . Cor 
	10 . Fratura
1. Hábito cristalino - forma geométrica externa que reflete a sua estrutura cristalina. Exemplos: acicular, laminar, prismática.
2 . Clivagem - É a propriedade que os minerais possuem de dividirem-se em planos paralelos às possíveis faces dos retículos cristalinos. Pode ser definida também como a tendência que um cristal apresenta de partir-se segundo superfícies planares A perfeição dessas superfícies varia inversamente com a força das ligações: 
ligações fortes produziriam clivagens imperfeitas; 
ligações fracas produziriam clivagens perfeitas ou boas. 
	A clivagem de um mineral pode ser avaliada em relação a qualidade como perfeita, boa ou regular, dependendo da qualidade da superfície produzida e da facilidade com que o mineral se separa nos planos de clivagem.
Perfeita: superfícies completamente planas que se separam com leves pressões. Ex: micas, calcita, etc.
Boa: superfícies escalonadas com algumas fraturas, mais difíceis de se separarem. Ex: feldspatos, piroxênios, anfibólios, etc.
Regular: superfícies planas escalonadas com fraturas. Ex: arsenopirita, 1 direção. 
Indistinta ou imperfeita: ligações tão fortes em todas as direções que se quebra ao longo de superfícies irregulares. Ex: quartzo.
3 . Dureza - É a resistência que um mineral oferece à abrasão; a qual é obtida pelo grau de dificuldade oferecida ao tentarmos riscá-lo com outro material. 
Tamanho – quanto menores os átomos ou íons, menor a distância entre eles, mais forte a atração elétrica e, portanto, mais forte a ligação.
Carga – quanto maior a carga dos íons, maior a atração entre eles e, portanto, mais forte a ligação. 
Empacotamento dos átomos ou íons – quanto mais fechado o empacotamento de átomos ou íons, menor a distância entre eles e, portanto, mais forte a ligação.
4 - Densidade relativa - Indica quantas vezes certo volume de um mineral é mais pesado que o mesmo volume de água (a 4ºC): 
Maioria dos minerais: 2,5 a 3,3. 
Minerais com elementos de peso atômico elevado (Ba, Pb): >4,0. 
5 . COR - Luz refletida ou transmitida seja através dos cristais e das massas irregulares, seja através do traço. 
Idiocromáticos: São os minerais que possuem uma cor constante e característica, própria da sua estrutura e da sua composição química. Ex.: galena (PbS - cor cinzenta azulada de chumbo); magnetita (Fe3O4 - cor negra).
Alocromáticos: São aqueles minerais cuja cor é variável. São incolores quando puros. Ex.: Quartzo, Calcita, Fluorita, etc. Os silicatos são minerais alocromáticos.
6 . Magnetismo - Ferromagnetismo: Alguns minerais apresentam atração a exemplo da magnetita (Fe3O4). Esta característica resulta da configuração eletrônica dos átomos de alguns elementos como o ferro presente em minerais como a magnetita que desenvolve a capacidade de atração por alguns metais. 
7 . Brilho - O brilho é uma propriedade ótica diretamente relacionada à reflexão e refração da luz. A impressão do brilho é produzida pela luz refletida pela superfície do mineral. O raio luminoso que incide em um mineral se reflete em parte. Esta luz refletida é que dá a impressão de brilho dos minerais. O brilho, baseado na transparência dos minerais é dividido em 2 tipos:
Metálico: aparência brilhante de metal; 
Não metálico: é aquele sem uma aparência brilhante de um metal. 
8 . Reações com ácidos - Identificação de minerais carbonáticos pela reação efervescente com ácido. A efervescência indica que o dióxido de carbono (CO2) está escapando, o que indica que provavelmente o mineral em questão é a calcita.
9 . Transparência - capacidade de permitir a passagem da luz, podem ser: translúcidos ou opacos. Exemplos: elementos nativos metálicos, óxidos e sulfetos são em sua maioria opacos.
10 . Fratura - Entende-se por fratura de um mineral a maneira pela qual ele se rompe quando isto não se produz ao longo de superfícies de clivagem ou de partição. 
Tipos de fratura:
Fibrosa: na forma de fibras;
Conchoidal: quando a fratura tem superfícies lisas, curvas, semelhantes à superfície interna de uma concha;
Serrilhada ou dentada: quando o mineral se rompe segundo uma superfície dentada, irregular, com bordas cortantes. Ex: cobre nativo.
MINERAIS FORMADORES DE ROCHAS
	
TÉCNICA DE IDENTIFICAÇÃO DE MINERAIS 
Difração de raios x. DRX
Lei de Bragg (1913)