MINERALOGIA BÁSICA

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MINERALOGIA BÁSICA
Engenharia Civil - 5º Semestre
Prof. Mestre Augusto Lobato
CREA: 150110085-8
Aula: Mineralogia Básica. Prof. MSc Augusto Lobato
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Mineralogia Básica
CONCEITO DE MINERAL
Toda substância homogênea, sólida ou líquida, de origem inorgânica e que surge, naturalmente, na Terra ou em outros corpos extraterrestres, normalmente com composição química definida e, que se formada em condições favoráveis, terá estrutura atômica ordenada, condicionado sua forma cristalina e suas propriedades físicas; para outros, trata-se de substância com estrutura interna ordenada (cristais), de composição química definida, origem inorgânica e que ocorre naturalmente na crosta terrestre ou em outros corpos celestes. 
As substâncias originadas por atividades ou processos biológicos (animal ou vegetal) a exemplo do carvão, âmbar, marfim, pérola, petróleo, que não se incluem em nenhuma das definições devem ser denominadas mineralóides, como também as substâncias não cristalinas, excluídas na segunda definição. 
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Mineralogia Básica
Os minerais são caracterizados pela maneira com que os átomos (cátions e aníons) estão dispostos (estrutura interna) e pela composição química, expressa por fórmula química. A composição química dos minerais pode variar dentro de limites definidos e previsíveis pelas características atômicas, gerando os diferentes grupos de minerais ou soluções sólidas. 
O termo mineralóide é aplicado para substâncias naturais amorfas e/ou de origem orgânica, portando que não obedecem à definição de mineral. Dessa forma, podem ser citados como exemplo betume, corais, petróleo, opala, siderogel ou limonita, etc. 
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Mineralogia Básica
Conceitos Fundamentais:
Minério: termo utilizado para designar a rocha da qual pode-se obter uma ou mais substância de importância econômica;
Mineral Industrial: termo aplicado àquelas substâncias que são utilizadas em sua composição fundamental pela indústria. Exemplo: o rutilo (TiO2) que é empregado na indústria de tintas como pigmentos;
Cristais: substâncias manifestam uma forma exterior poliédrica, devido a estruturação interna de seus átomos;
Gemas: substâncias sólidas trabalhadas para o uso como adornos pessoais.
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Mineralogia Básica
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Mineralogia Básica
NOÇÕES DE CRISTALOGRAFIA. Na formação dos minerais os elementos são organizados de acordo com as suas dimensões e cargas gerando um arranjo atômico interno tridimensional. Os átomos, ânions e cátions constituintes de um determinado mineral encontram-se distribuídos ordenadamente, formando uma rede tridimensional, denominada de retículo cristalino. Essa rede é gerada pela repetição de uma unidade atômica ou iônica fundamental, nas três direções do espaço, que podem ou não formarem ângulos retos entre si, com espaçamento igual em uma mesma direção, todavia podendo ser diferentes ou iguais nas três direções ou iguais em apenas duas direções. A figura geométrica formada pela posição atômica das primeiras posições em relação à origem é denominada de cela unitária, unidade fundamental para a construção do retículo cristalino, onde cada íon ou átomo ocupa uma posição definida dentro da cela unitária. 
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Classificação dos Minerais: As classificações mais usadas na mineralogia, por melhor atende as necessidades científicas e didáticas, uma vez que considera a estrutura e a composição química dos minerais são as de Dana e de Strunz. Estas classificações subdividem os minerais em grandes grupos, baseando-se no ânion e natureza do radical aniônico dominante em sua fórmula química, sendo que esses grupos são subdivididos com base na organização estrutural. Dessa forma têm-se como grandes grupos: elementos nativos (ouro-Au, prata-Ag, diamante-C, enxofre-S); sulfetos (galena-PbS, esfalerita-ZnS, pirita-FeS2, arsenopirita-FeAsS); sulfossais (tetraedrita-Cu12Sb4S13, enargita-Cu3AsS4); óxidos (gelo-H2O, magnetita-Fe3O4, hematita-Fe2O3, rutilo-TiO2) e hidróxidos (goethita-FeO(OH), Gibbsita Al(OH)3); halogenetos ou halóides (halita-NaCl, Fluorita CaF2); carbonatos (aragonita CaCO3, dolomitaCaMg(CO3)2); nitratos (salitre-KNO3, salitre-do-chile-NaNO3); boratos (boracita-Mg3B7O13Cl, bóraxNa2B4O7.10H2O); sulfatos e cromatos (barita-BaSO4, gipsita-CaSO4.2H2O, crocoíta-PbCrO4); fosfatos, arseniatos e vanadatos monazita-(Ce,La,Th)PO4, apatita-Ca5(PO4)5(OH,F,Cl)
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tungstatos e molibdatos (scheelita-CaWO4, volframita-(Fe,Mn)WO4) e silicatos. Este último devido a sua grande importância é subdividido de acordo com o grau de polimerização dos tetraedros SiO4 4- e conseqüentemente pela razão Si:O dos ânions: nesossilicatos (tetraedros isolados-Si:O=1:4, olivina-(Mg,Fe)2SiO4), sorossilicatos (duplas de tetraedros-Si:O=2:7, hemimorfitaZn4Si2O7(OH).H2O), ciclossilicatos (anéis de tetraedros-Si:O=1:3, berilo-Be3Al2Si6O18), inossilicatos (cadeias de tetraedros simples=grupo dos piroxênios, Si:O=1:3, enstatita-Mg2Si2O6; e cadeias duplas de tetraedros=grupo dos anfibólios-Si:O=4:11, tremolita-Ca2Mg5Si8O22(OH)2), filossilicatos (folhas de tetraedros-Si:O=2:5, talcoMg3Si4O10(OH)2) e tectossilicatos(estruturas tridimensionais-Si:O=1:2, quartzo-SiO2, microclínio-KAlSi3O8, Albita- NaAlSi3O8) 
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IDENTIFICAÇÃO DOS MINERAIS
Os minerais são identificados por suas propriedades físicas e químicas, resultantes de suas composições químicas e organização espacial (estrutura cristalina), que influenciam de forma marcante a morfologia (aspecto externo do mineral). Os minerais mais comuns, quando em dimensões superiores a alguns milímetros, normalmente, podem ser reconhecidos apenas pela observação de suas propriedades morfológicas e físicas, com ou sem auxílio de lupa de mão ou utensílios simples a exemplo de canivete, vidro, porcelana, martelo, imã, ácidos, etc. Para a identificação rápida dos minerais, em atividades de campo ou mesmo de laboratório, são utilizadas as seguintes propriedades: hábito, geminação, divisibilidade, dureza, tenacidade, densidade, diafaneidade, cor, cor do traço, brilho, fluorescência, propriedades organolépticas, térmicas, elétricas, magnéticas, mecânicas, radiativas e reações com água, ácidos, bases e sais. 
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IDENTIFICAÇÃO DOS MINERAIS
Para a determinação dos minerais com dimensões submilimétricas ou os menos comum, normalmente, é necessário à utilização de metodologia mais sofisticada, envolvendo: microscópio petrográfico, estereomicroscópio, difração de raios X, microscópio eletrônico, microssonda, espectrometria de infravermelho, etc. Para a uma determinação precisa do quimismo dos minerais, soluções sólidas, impurezas ou contaminantes é necessário à realização de análises químicas (microssonda, fluorescência de raios X, ICP, análise química convencional por via úmida, etc.) 
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IDENTIFICAÇÃO DOS MINERAIS
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Propriedades Físicas dos Minerais
Hábitos - Como os demais seres e produtos naturais os minerais se apresentam externamente como uma roupagem, com um visual, a que denominamos de habito. Por habito de um mineral se entende a forma com a qual ele se apresenta frequentemente na natureza, por exemplo: como prismas alongados; como cristais tabulares (achatados); como agregados cristalinos com arranjos geométricos característicos; ou mesmo como grãos sem uma forma definida. No caso dos minerais o habito pode estar representado por formas geométricas bem formadas, ou seja, delimitado porfaces (formas euédricas), parcialmente formadas, com algumas faces (formas subédricas) ou mesmo ausente (formas anédricas). As formas cristalinas são uma expressão externa da ordem ou arranjo cristalino, ou seja, do arranjo dos íons e/ou moléculas no interior dos cristais. 
Quando os minerais não apresentam faces, ou seja, são anídricos, eles se expressam através de feições variadas, características, que recebem termos específicos, como mostrados a seguir. Neste caso são denominados simplesmente de hábitos. Eles por sua vez não refletem a ordem cristalina, mas principalmente as condições ambientais (origem coloidal, precipitação química em cavidades; pressão direcionada, etc.) em que se formaram e a sua relação com espaços vazios e/ou competição por espaço.
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Propriedades Físicas dos Minerais
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Hábito dos Minerais
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Hábito dos Minerais
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Propriedade Física dos Minerais
A cor – Ela esté relacionada à absorção seletiva da luz. Assim quando enxergamos o vermelho, e porque todas as cores do espectro do visível foram absorvidas, exceto o vermelho.
Interação da luz com a matéria condensada, a exemplo dos minerais, conduz a reflexão, refração, espalhamento, absorção, transmissão. Klein (2002).
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Propriedade Física dos Minerais
Diafaneidade – E a capacidade do mineral transmitir a luz visível. Quanto à capacidade diferenciada de transmitir a luz os minerais são classificados em transparentes (transmitem totalmente a luz), translúcidos (transmissão parcial) e opacos (não transmitem a luz).
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Transparente
Translúcido
Opaco
Propriedade Física dos Minerais
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Brilho - O brilho e uma propriedade física também muito importante para o estudo dos
minerais, e diagnostico. O brilho dado pela reflexão da luz na superfície de uma substancia sólida como os minerais. Quanto mais plana e lisa for à superfície, mais luz será refletida, e por consequência mais intenso será o brilho daquela superfície. Minerais com faces bem desenvolvidas apresentam brilho mais intenso. Entre os minerais se distinguem dois grandes grupos de brilho: o metálico e o não metálico, e possível distinguir brilho intermediário, dito submeta Lico. O brilho metálico lembra o brilho dos metais, e claro não metálico dos não metais.
O brilho não metálico pode ser subdividido em brilho vítreo, adamantino, resinoso, graxo, ceroso, sedoso, perlasse, etc. O brilho depende do índice de refração do mineral. O brilho metálico e adamantino ocorre em minerais com alto índice de refração, enquanto os demais sob menor índice de refração. O brilho depende do habito dos minerais, por exemplo minerais fibrosos, tendem a desenvolver o brilho sedoso.
Brilho dos Minerais
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Metálico
Vítreo
Adamantino
Resinosos
Graxo/Cerosos
Perláceo/Nacarado/Micáceo
Propriedade Físicas dos Minerais
Cor do Traço - Denominados de cor do traço ou simplesmente traço, a cor do pó de um dado mineral obtido quando tentamos riscar uma placa de porcelana branca e áspera, e claro, mais dura do que o mineral. E uma propriedade característica de cada mineral, e portanto diagnostica.
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Propriedades Físicas dos Minerais
Dureza - E a resistência que uma dada substancia, a exemplo dos minerais, oferece ao ser riscado por outra. Por exemplo, quando arrastamos uma rocha (granito) sobre um belo piso de madeira, dizemos que risca a madeira, ou seja, a madeira e menos dura do que o Granito. Quando arrastamos um objeto de aço sobre uma bela bancada de mármore, o mesmo fica marcado por um riso. Concluímos que o mármore e menos duro que o aço. A dureza e também uma propriedade característica de cada mineral, e assim diagnostica, fundamental na identificação macroscópica de minerais. Ela reflete claramente a intensidade das ligações químicas na estrutura cristalina do mineral. Minerais com domínio de ligações covalentes são duros, enquanto aqueles com ligações metálicas, de Van der Waals, são moles. Isso pode ser visto através da distancia Inter iônica, que quanto menor, maior a dureza. A dureza relativa e medida através da escala de Dureza de Mohs, constituída por dez minerais diferentes, ordenados em ordem crescente de dureza.
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Escala de Dureza de Mohs
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Propriedades Físicas dos Minerais
Clivagem – E outra propriedade física diagnostica dos minerais. Dizemos que um mineral apresenta clivagem, ou se cliva, quando sob certo toque, ele se divide ao longo de uma ou mais superfícies planas e lisas, e de forma praticamente indefinida diante de nossos olhos. Nem todos os minerais se clivam, mas quando o faz, e típico dele. Por exemplo, a calcita, CaCO3, sob pequeno toque, se divide em poliedros tipo romboedros, e o faz indefinidamente. A clivagem também e uma propriedade que depende da estrutura cristalina do mineral. A clivagem ocorre ao longo de planos atômicos em que as ligações entre eles e de menor intensidade.
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Clivagem
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Calcita
Galena
Muscovita
Propriedades Físicas dos Minerais
Densidade - Densidade relativa (d) e o numero que expressa quantas vezes um dado mineral e mais pesado (massa maior) do que a massa de igual volume de agua.
  d = mmineral / magua
 mmineral = massa do mineral em analise; magua = massa do volume de agua igual ao do volume do mineral.
 A densidade relativa pode ser determinada através de balança hidrostática aplicando-se da seguinte formula:
 d = mar / mar – mágua
mar = massa do mineral em analise; mágua= massa do mineral em analise quando imerso em agua.
A densidade depende da composição química e da estrutura do mineral, e portanto, uma propriedade característica, diagnostica, fundamental para identificação dos minerais.
Fisicamente a densidade (densidade absoluta) e a razão entre a massa (m) de uma dada substancia (no caso o mineral) e o seu volume (V). Neste caso a densidade e uma propriedade dimensional, expressa em geral em g/cm3.
  d = m/V
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