10 -aula-Goniometria-polimorfismo-iso&anisotropia-habito-perfiecao

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Cristalografia e Gemologia
11a Aula
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Cristalografia
Goniometria
Simetria e Singonia 
Isotropia e Anisotropia
Hábito
Grau de perfeição
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Cristalografia
Goniometria
É a parte da Cristalografia que se ocupa da medição dos ângulos entre faces e arestas que os cristais apresentam. Constitui o ponto de partida para operaçòes cristalográficas como projeções, cálculo de constantes e pesquisa morfológica dos cristais. Goniômetro chama-se qualquer aparelho construído para medir ângulos - sejam cristalográficos, astronômicos, topográficos ou outros. 
Para atingir este fim foram construídos vários modelos de goniômetros, visando atingir melhores precisões e situações específicas (tamanho diminuto dos cristais; temperaturas extremametne baixas, ou altas; etc.)
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Cristalografia
Goniometria
a) Goniômetros de Contato - de um círculo
Destina-se a medir ângulos em cristais de tamanho maior. Embora não tenha precisão muito elevada, forneceu resultados muito satisfatórios. Um exemplo é o Goniômetro de Penfield. Consiste de um semicírculo com um limbo impresso (de 0 a 180º), em cujo centro pode-se girar um braço de celulóide transparente. Inventado por Caracgeot por 1783, serviu para trabalhos clássicos da Cristalografia. Podem ser metálicos, com braços deslocáveis para cristais muito grandes, e pontas afiadas para permitir o trabalho com faces situadas em concavidades. É mais usado para finalidades didáticas
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Cristalografia
Goniometria
a) Goniômetros de Contato - de um círculo
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Cristalografia
Goniometria
a) Goniômetros de Contato - de dois círculos
Usado a partir de 1892, por Victor Goldschmidt, tem substituído os de um círculo. Sua vantagem é a maior rapidez. Consiste de um círculo horizontal, um círculo vertical, um aparelho de ajuste e um pé. Uma vez colocado o cristal, obtém-se a distância polar phi e a latitude rô.
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Cristalografia
Goniometria
b) Goniômetros de Reflexão - de um círculo
Inventado por W. Wollaston em 1809, baseia-se no princípio da percepção sucessiva dos raios de luz refletidos nas faces de um cristal. Consiste de uma fonte de luz, uma ocular, uma platina horizontal com limbo (nônio) e um dispositivo de ajuste e centragem do cristal. O sinal de luz refletido chama-se sinal de Websky, homenagem a um cristalógrafo que aperfeiçoou o aparelho. Mas o uso deste tipo de Goniômetro é complicado e trabalhoso quando o cristal é pequeno (3 a 4 mm) ou quando possui um número elevado de faces (25 a 30). Aí então é necessário mudar várias vezes a posição do cristal, de tal maneira que as novas zonas a serem medidas interceptem uma ou duas zonas de faces já medidas.
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Cristalografia
Goniometria
b) Goniômetros de Reflexão - - de dois círculos
Para evitar a contínua mudança de posição, W. Miller, em 1874, criou um segundo modelo. 
Aperfeiçoado depois por E. Fiódorov e por E. Flint. Consiste de um círculo vertical, um círculo horizontal, uma ocular, uma fonte de luz e um dispositivo para ajuste e centragem do cristal. São fáceis de instalar e conservam esta posição com exatidão. É que a instalação de um goniômetro de reflexão, seja de um ou de dois círculos, é bastante trabalhosa. Devendo-se evitar repeti-lo o quanto menos. Este tipo de goniômetro difundiu-se rapidamente a partir de 1893.
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Cristalografia
Goniometria
c) Goniômetro de Raio X (ou de Weissenberg)
Consiste de um dispositivo de fixação rotatório. O cristal gira tendo como envoltório um filme fotográfico, no qual são registrados os espectros. Seu uso é limitado porque requer um longo tempo de exposição, porque a interpretação das fotografias demora mais e porque um movimento mais preciso controlando seu filme requer aparelhos mais caros e sofisticados.
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Cristalografia
Goniometria
d) Outros Goniômetros
		para medir cristais grandes
		para medir cristais pequenos
		para medir cristais a altas temperaturas
		para medir cristais a baixas temperaturas
		para preparar cristais lapidados e orientados
		para medir cristais na solução durante o crescimento.
Uma coleção de magníficos goniômetros antigos pode ser visualizada em www.mineralogy.be
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ISOMORFISMO E POLIMORFISMO
Isomorfismo é o fenômeno pelo qual duas ou mais substâncias, pertencendo à 
mesma função química, apresentando o mesmo tipo de retículo cristalino e elementos ou volumes atômicos aproximados, formam cristais de mistura de diferentes proporções.
 
A tolerância máxima de mistura num mineral é de 15% ou seja, um 
mineral pode apresentar no máximo 15% de elementos estranhos à sua 
composição química "oficial". Acima de 15%, já é considerado isomorfismo.
 
Cristalografia
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 	O isomorfismo mais importante é o da albita / anortita. Este isomorfismo forma a série isomórfica dos plagioclásios (ou feldspatos calcosódicos ou feldspatos triclínicos). A importância deste isomorfismo parte do fato de que os plagioclásios serem minerais essenciais para muitas rochas. 
Vejamos:
 albita : Na2O . Al2O3 . 6SiO2 - símbolo Ab
 anortita: CaO . Al2O3 . 2SiO2 - símbolo An
 
 	A partir destas duas substâncias forma-se a série variando-se sistematicamente as proporções de mistura dos dois:
 An 0 - 10% : albita An 10 - 30% : oligoclásio An 30 - 50% : andesina
 An 50 - 70% : labradorita An 70 - 90% : bitownita An 90 - 100% : anortita
 
 	O plagioclásio de nome oligoclásio é característico de granitos, enquanto que o plagioclásio de nome andesina é típico para dioritos e a labradorita ocorre em gabros.
Cristalografia
Isomorfismo e polimorfismo
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Plagioclásio
em Luz Natural 	(imagem pequena) e 
em Luz Polarizada 	(imagem grande)
Cristalografia
Isomorfismo e polimorfismo
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As olivinas formam uma SÉRIE ISOMÓRFICA entre 
os membros extremos: 
	Forsterita 	Mg2 (SiO4) e
	Fayalita		Fe2 (SiO4)
As olivinas mais comuns tem mais magnésio que ferro.
As olivinas ocorrem em rochas magmáticas máficas (escuras), mais raramente em meteoritos, mármores e em areias.
DUNITO 	: rocha formada quase que exclusivamente por olivinas.
PERIDOTO	: variedade transparente da olivina, usada como gema.
Cristalografia
Isomorfismo e polimorfismo
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Peridotos (olivinas) em matriz de argila branca e olivina maciça. A peça possui um
peso de 160 gramas e um tamanho de 7,4 x 6,0 x 2,8 cm. Preço: US$ 237,00 
Procedência: Mina de Datso, Kohestan, Paquistão. Descoberta em 1997.. 
Cristalografia
Isomorfismo e polimorfismo
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Peridotos biterminados
Peso: 18 gramas
Tamanho: 3,8 x 2,5 x 1,1 cm
Preço: US$ 281,50
Procedência: Mina Datso,
Kohestan, Paquistão.
 Olivina em rocha vulcânica
Cristalografia
Isomorfismo e polimorfismo
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 	 Polimorfismo é o fenômeno pelo qual uma determinada substância 
se apresenta em natureza sob aspectos estruturais diversos, variando 
as suas propriedades físicas. 
 	O exemplo mais famoso é o do diamante e do grafite:
 diamante : transparente, incolor, dureza 10, denso
 grafite : opaco, preto, dureza 1,5, menos denso
 
 	Os dois tem por composição química o carbono, mas no diamante 
há uma rede cúbica e no grafite uma rede hexagonal: logo, as variações 
nas propriedades devem-se à característica do retículo cristalino.
 	Temos, assim, os minerais 
DIMORFOS (com duas formas diferentes), e os 
TRIMORFOS (com três formas diferentes):
 
 Exemplos: FeS2 : 	pirita (cúbica, dureza 6, densidade 5)
 		marcassita (ortorrômbica, dureza 6, dens. 4,85) 
Cristalografia
Isomorfismo e polimorfismo
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SIMETRIA E SINGONIA
 	No estudo dos cristais, temos que distinguir dois tipos de simetria:
(1) a simetria externa (a geométrica) e 
		(2) a simetria interna (a física).
			Singonia é a simetria encarada do ponto de vista
 				 exclusivamente geométrico. 
 	
			Simetria ou simetria física é aquela que, além do
				aspecto geométrico, leva em conta as 
				particularidades físicas de cada face.
 
Muitos autores costumam substituir a palavra sistema por singonia. Ao invés de usar "sistema cúbico" ou "sistema tetragonal", se referem a "singonia cúbica" ou "singonia tetragonal". 
Cristalografia
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Singonia e Simetria em um cristal de pirita
O cubo estriado possui singonia cúbica holoédrica,
mas simetria cúbica hemiédrica.
Cristalografia
Simetria e singonia
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Cristalografia
Simetria e singonia
Simetria e singonia em um cristal de quartzo
A simetria do cristal é hexagonal porque as faces dos dois romboedros possuem o mesmo desenvolvimento. 
Mas a singonia, se um romboedro tiver faces foscas e o outro romboedro faces lisas, será trigonal.
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ISOTROPIA E ANISOTROPIA
 
 Senarmon fez uma experiência em que recobriu com cera um cristal de 
gipsita (CaSO4 nH2O). Depois, aqueceu uma agulha e tocou uma face recoberta 
com cera em vários pontos com a ponta da agulha. A cera derreteu formando uma 
série de elipses isoorientadas.
 	Fazendo a mesma experiência com vidro, constata-se que a cera fundida devido ao calor da ponta aquecida da agulha forma círculos.	
Cristalografia
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Cristalografia
ISOTROPIA E ANISOTROPIA
	No primeiro caso, o calor propagou-se com a mesma velocidade em todas as direções ou seja, houve "constância de reações nas diferentes direções". A isto denominamos de isotropia e os cristais com esta característica são os 
cristais isótropos. .
  	No segundo caso, houve variação de reações nas diferentes direções do cristal ou seja, o calor propagou-se com maior velocidade em uma direção e mais 
lentamente na outra direção. A esta característica dá-se o nome de anisotropia 
a estes cristais denominamos anisótropos
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O Gipso, formado em rochas sedimentares, é um mineral comum, usado na fabricação de plaster de Paris (CaSO4.1/2H2O). Este material, misturado com água, a absorve e depois endurece (gesso). 
Cristalografia
ISOTROPIA E ANISOTROPIA
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O hábito de um cristal é o aspecto geral que apresenta o mesmo pelo desenvolvimento relativo das diferentes formas cristalinas. É a descrição habitual da aparência da morfologia de um cristal, o "habitus".
 
 		O conceito inclui:
 	- a forma cristalográfica
 	- a forma geral (tabular, prismático, colunar, acicular, etc..)
 	- tipo de agrupamento cristalino
 	- imperfeições
Mas estas características devem ser constantes nos exemplares de uma determinada espécie mineral, ou seja, o mineral deve apresentar-se comumente desta maneira. Veja:
 galena 	- isométrica (cúbica)
 magnetita 	- octaédrica
 psilomelano 	- colomorfo, etc.
Cristalografia
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Em cristais de algumas substâncias o hábito é quase sempre o mesmo, mas nos cristais de outras substâncias é muito variável. As causas e leis de variação relacionam-se com as condições de formação dos cristais. Neste caso, há variações no desenvolvimento relativo das formas individuais presentes, pelas condições de cristalização (temperatura, pressão, impurezas, tempo, etc.).
Cristalografia
Hábito
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GRAU DE PERFEIÇÃO
a) Euédrico: bem formado
Esfeno (= sphene, Sphen) euédrico
Cristalografia
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b) Subédrico: mais ou menos bem formado
Plagioclásio subédrico em rocha vulcânica
Cristalografia
Grau de perfeição
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c) Anédrico: mal formado
Quartzo em granito
Cristalografia
Grau de perfeição
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FIM
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