CRISTALOQUÍMICA 1

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NOÇÕES DE CRISTALOQUÍMICA
Embora a composição química seja de fundamental importância para as outras propriedades, sabe-se que estas dependem, também, da geometria do arranjo dos átomos e da intensidade e natureza das forças que os mantêm unidos.
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RELAÇÃO DA QUÍMICA C/ A CLASSIFICAÇÃO MINERAL
	Ainda hoje, a composição química é a base da classificação mais ampla dos minerais. Os minerais são divididos em várias classes, dependentes do ânion ou grupo aniônico:
Elementos nativos: ouro, prata;
Sulfetos: galena (PbS), Pirita (FeS2);
Óxidos: hematita (Fe2O3), magnetita (Fe3O4);
Hidróxidos: brucita [Mg(OH)2]
Halóides (cloretos, fluoretos, bromatos e iodetos: fluorita (CaF2);
Carbonatos: calcita (CaCO3), magnesita (MgCO3)
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Fosfatos: apatita [Ca5(F,Cl,OH)(PO4)3];
Sulfatos: barita (BaSO4), anidrita (CaSO4);
Tungstatos e Molibdatos: scheelita (CaWO4), wolframita [(Fe,Mn)WO4], wulfenita (PbMoO4); e
Silicatos: olivina [(Fe,Mg)2SiO4]
Critério de escolha do ânion ao invés do cátion → minerais com mesmo ânion têm semelhanças mais acentuadas que aqueles com mesmo cátion. Ex.: carbonatos e minerais de cobre.
ABUNDÂNCIA DOS ELEMENTOS DOS ELEMENTOS QUÍMICOS NA CROSTA E NO UNIVERSO E O CICLO GEOQUÍMICO DOS ELEMENTOS
	
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II.1.	Abundância dos elementos químicos no universo e na crosta
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O
Si 
Al
Fe
Ca
Na 
K
Mg
1,7
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ELEMENTOS MENORES (Crosta)
 (ppm)
Sr ----------------------------------------	450
Ba ---------------------------------------- 	400
Cr -----------------------------------------	200
Ni ----------------------------------------- 	80
Zn ----------------------------------------- 	65
Cu -----------------------------------------		45
Pb -----------------------------------------		15
Sn -----------------------------------------			3
U	 ----------------------------------------- 	2
W ----------------------------------------- 	1
Mo ---------------------------------------- 		1
Cd ----------------------------------------- 		0,2
Ag ----------------------------------------- 		0,1
Pt ----------------------------------------- 		0,005
Au ----------------------------------------- 		0,005
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II.2.O ciclo geoquímico dos elementos
A terra funciona como um sistema fechado. Ganhos e perdas são insignificantes → ganho de meteoritos e poeira meteorítica e perda de H e He para a atmosfera superior.
Quanto à estrutura da terra, as principais informações vem da sísmica → a energia liberada nos focos dos terremotos produz diferentes tipos de ondas, que são transmitidas por diferentes fenômenos:
Ondas P (compressionais) → propagação em sólidos e líquidos
Ondas S (cisalhantes) → propagação apenas em sólidos.
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Três descontinuidades maiores e uma de menor grandeza são reconhecidas:
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(5 a 12 km nos oceanos) e (30 a 80 Km no continente): separa a crosta do manto – (MOHOROVICIC)
670 km – separa o manto superior do manto inferior (mudança da estrutura espinélio → perovskita);
2.900 km: manto do núcleo – GUTENBERG;
5.200 km: núcleo exterior (líquido) do núcleo interior (sólido).
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A crosta é a única parte acessível da terra.
Estimativas sobre a composição química do manto e do núcleo somente por métodos indiretos:
Sísmica;
Meteoritos;
Fragmentos do manto (kimberlitos e basaltos alcalinos).
Um quadro bem genérico da composição química da terra:
Núcleo – Ni e Fe
Manto – Silicatos de Mg e Fe
Crosta – O, Si, Al, Fe, Mg, Ca, Na, K
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O advento da tectônica de placas evidenciou a descontinuidade da crosta em termos globais. 
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Os movimentos relativos entre duas placas contíguas podem ser convergentes ou divergentes
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Durante esse mecanismo, há interação contínua entre a crosta e manto superior, que pode ocorrer tanto no interior com nas bordas dessas placas:
Quando a interação é no interior ou bordas divergentes, material mantélico (magma) é adicionado à crosta.
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Quando a interação acontece nas bordas das placas convergentes, além do material mantélico que é adicionado à crosta, verifica-se um consumo de material crustal, que volta a ser reciclado no manto.
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Esse mecanismo propícia, dessa forma, um fracionamento dos elementos entre o manto e a crosta, evidenciando que esta não constitui um sistema geoquímico independente do manto
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Um elemento pode tender a concentrar-se em algum estágio ou pode permanecer disperso por todo o ciclo.
Uma melhor compreensão do ciclo passa pelo entendimento dos diferentes processos envolvidos:
Cristalização (diferenciação)
	Durante a cristalização, o magma é submetido à cristalização fracionada, envolvendo a separação gravitacional de minerais.
	A partir desse mecanismo, o líquido pode se empobrecer ou enriquecer em determinados elementos, que são, respectivamente, elementos compatíveis e incompatíveis. 
	Consequentemente, podem surgir líquidos de composições diferentes.
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CM	= concentração do elemento no mineral
CL	= concentração do elemento no líquido
KD	= coeficiente de partição
Se KD > 1, o líquido será empobrecido no elemento
Se KD < 1, o líquido será enriquecido no elemento
Ora, diversos minerais podem participar do processo. Assim, devemos nos referir à fase sólida, englobando os vários minerais:
CS	= concentração do elemento no sólido
CL = concentração do elemento no líquido
D	= coeficiente global de partição
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Neste caso, a concentração do elemento em cada líquido derivado sucessivamente será dada pela fórmula:
C	=	concentração do elemento 	no líquido derivado 
C0=	concentração do elemento 	no líquido inicial
F	=	fração do líquido 	remanescente
Se D = 1 → elemento constante
Se D > 1 → elemento diminui
Se D < 1 → elemento aumenta
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b)	Intemperismo e Transporte
	O intemperismo envolve processos físicos, químicos e biológicos, que desintegram a rocha em partículas menores.
Intemperismo Físico – modifica tamanho das partículas sem mudança significativa da composição
Intemperismo Químico – ocasiona mudança da composição, por meio de rações das rochas com os constituintes do ar, da água. É a seguinte a resistência dos minerais:
Óxidos > silicatos > carbonatos e sulfetos
	Dentre os processos envolvidos no intemperismo Químico, destacam-se a Hidrólise e a Oxidação.
	Hidrólise: processo pelo qual espécies iônicas H+ e OH- se incorporam na estrutura dos minerais. Ex. alteração da fayalita pela água, sob pH = 7 
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Fe2SiO4 + 4H2O → 2Fe2+ + 4OH- + H4SiO4
	Um importante efeito deste tipo de reação é a liberação dos metais e também dos elementos-traço presentes na estrutura do mineral
	Oxidação: O ferro ferroso (Fe2+) das rochas e minerais, com a exposição ao intemperismo, tende a ser oxidado ao estado férrico (Fe3+). Ex. oxidação da fayalita em hematita (Fe2O3)
2Fe2SiO4 + O2 + 4H2O → 2Fe2O3 + 2H4SiO4
	C)Deposição
	A deposição dos sedimentos clásticos é regida por:
Velocidade da corrente
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Intensidade de Turbulência
Velocidade de Assentamento das Partículas
	A deposição dos sedimentos não clásticos depende das condições físico-químicas e bioquímicas do meio.
d)	Diagênese
	Conjuntos de processos que convertem um sedimento inconsolidado numa rocha compacta.
Metamorfismo
	Transformações no estado sólido
Influência Humana
	A interação do homem com a natureza pode ocasionar tanto uma mudança direta na concentração do elemento, como uma modificação ambiental, que afeta a solubilidade do elemento, ocasionando seu transporte em solução ou sua precipitação). Exemplos:
1- Metais de pontes e trilhos
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anterior
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2 -	Elementos de Defensivos Agrícolas e Fertilizantes
Hg, Cu, Zn, Rb, K
3 -	Elementos de Produtos Domésticos (Detergentes) e Aterros Sanitários.
Eles podem afetar pH e Eh
4 -	Efluentes Industriais
Modificam pH e Eh, afetando a solubilidade dos elementos
Provocam chuvas ácidas (gases na atmosfera), provocando, também, variaçõesna solubilidade dos elementos
5 - Rejeitos da Atividade Mineira
Podem conter sulfetos, que são susceptíveis à oxidação, produzindo águas ácidas.