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Elementos de Mineralogia e Geologia
Prof.ª. Nayara Ramos
Definição de Mineralogia
A Mineralogia é o ramo das Ciências Geológicas que se dedica ao estudo dos minerais, através das suas propriedades, constituição, estrutura, gênese e modos de ocorrência.
Considerada inicialmente como um meio prático para chegar ao conhecimento de substâncias minerais úteis, este conceito foi, naturalmente, evoluindo e atualmente a Mineralogia preocupa-se: 
Não só com os minerais úteis, ou com importância econômica (minérios) mas com todas as substâncias mineralizadas; 
Não só com as suas formas cristalinas mas, também, com as suas propriedades físicas, químicas e estruturais; 
Procura, para além disso, a relação entre as formas cristalinas e essas propriedades, lugares de origem e associações mais características para, a partir de todos estes elementos procurar reconstituir a sua gênese. 
Definição de Mineral
uma substância natural, 
homogênea,
sólida,
com composição química bem definida (ou variando dentro de certos limites),
arranjo atômico ordenado,
que pode estar expresso numa forma geométrica externa (poliedros mais ou menos perfeitos),
formada por processos inorgânicos.
Noções básicas de cristalografia
Os minerais são os materiais geológicos básicos de todas as rochas e, inclusive, fornecem elementos e/ou compostos químicos essenciais para a manutenção de nossa vida na Terra. Classicamente, os minerais são definidos como uma substância de ocorrência natural, sólida, cristalina e geralmente inorgânica, que possuem uma composição química específica.
Para entender o conceito de mineral, no entanto, existe um importante fundamento: a ligação química. Afinal, é por meio da união de elementos químicos que toda a estrutura mineral se forma e, consequente, determina suas propriedades físicas e químicas.
Noções básicas de cristalografia
A maneira com que os elementos químicos se combinam é reflexo da interação a nível atômico. Essa relação que se processa é governada pela busca constante do equilíbrio químico que ocorre, principalmente, como resultado da redistribuição dos elétrons, conduzindo-os a uma configuração mais estável, menos energética.
Assim, as forças ligantes, ou seja, que unem os átomos nos minerais, são fundamentalmente de natureza elétrica pois é formada pela equalização de cargas positivas e negativas.
As três importantes ligações para a cristalografia mineral:
A ligação iônica envolve a transferência de elétrons de um átomo para outro, de forma que ambos possuam estabilidade (ou neutralidade eletrostática). É o que acontece, por exemplo, no caso da halita, um mineral que, quando minerado, dá origem ao “sal de cozinha”, ou NaCl: o sódio, com carga elétrica positiva (Na+) se une com o cloro, de carga elétrica negativa (Cl-), como na figura ao lado.
As três importantes ligações para a cristalografia mineral:
Na ligação metálica não há transferência de elétrons, mas sim redistribuição e movimentação dos elétrons de cargas negativas, entre os íons carregados positivamente (cátions). Assim, os elétrons são, na verdade, compartilhados por todos os átomos, porque eles são livres e movem-se com poucas restrições energéticas, como na figura ao lado.
As três importantes ligações para a cristalografia mineral:
A ligação covalente é um caso intermediário entre os dois tipos anteriores. Átomos de diferentes elementos compartilham elétrons, adquirindo uma configuração estável, como na figura ao lado. Um exemplo deste tipo de ligação é o diamante, que compartilha 4 elétrons com os mesmos átomos de carbono. A ligação metálica é um tipo de ligação covalente, em que um elemento metálico compartilha elétrons com outro metal.
Estudo das propriedades físicas dos minerais
Em termos mineralógicos, a união de diferentes átomos é importante para a formação de uma estrutura cristalina, ou seja, um esqueleto baseado na interação entre vários íons (cátions e ânions). Esse agrupamento dos íons forma um empacotamento que assume um padrão geométrico repetitivo que pode ser identificado.
Basicamente, uma cela unitária representa a mínima estrutura de um cristal que melhor enfoque sua relação de simetria, de forma que possua o maior número de ângulos retos possíveis, ou ainda que tenha o maior número de ângulos ou de arestas iguais.
A repetição das celas unitárias forma o retículo cristalino, uma estrutura maior que possui sítios (lugares) atômicos que podem ser ocupados por elementos específicos, a depender de suas propriedades químicas (tipo de ligação, tamanho ou raio iônico, etc.). O retículo cristalino, de acordo com o arranjo tridimensional dos átomos, irá assumir uma forma geométrica conhecida, com faces cristalinas e ângulos interfaciais constantes para uma mesma espécie mineral (Lei de Steno).
Estudo das propriedades físicas dos minerais
O eixo frontal ao observador é chamado de “a”, enquanto que o eixo vertical é denominado de “c” e o eixo perpendicular a esses dois mencionados é chamado de “b”. O ângulo entre “c” e “b” é o alfa (α), enquanto que o ângulo entre “a” e “c” é chamado de beta (β) e, por último, o ângulo entre “a” e “b” é denominado de gama (γ). Essas variáveis são, conjuntamente, denominados de parâmetros de rede e, conforme seu tamanho e relação angular, darão origem aos sistemas cristalinos.
Esses sistemas cristalinos definem o ordenamento espacial dos átomos e, consequentemente, muitas propriedades físicas e químicas dos minerais.
De todos os minerais que possuímos na Terra, podemos enquadrá-los em 7 (sete) sistemas cristalinos:
Cúbico
Tetragonal
Trigonal ou romboédrico
Ortorrômbico
Monoclínico
Triclínico
Hexagonal
Propriedades relacionadas à interação do mineral
A organização da estrutura mineral é importante, em termos práticos, para a identificação das propriedades físicas e químicas dos minerais. De acordo com Klein e Dutrow (2012), podemos analisar as propriedades relacionadas à interação do mineral com:
A luz
O comportamento mecânico
A massa
A eletricidade
O magnetismo e com a radioatividade
Propriedades físicas dos minerais:
Dentre as propriedades relacionadas com a interação luminosa, é importante destacarmos:
✓ O brilho que refere-se à aparência do mineral quando submetido à incidência de luz.
✓ A cor que refere-se à tonalidade demonstrada pelo mineral quando a luz reflete ou nele incide.
✓ O traço, por sua vez, é a cor que o mineral deixa sobre uma superfície de porcelana branca.
Propriedades mecânicas
Propriedades mecânicas refletem, de alguma forma, a intensidade das forças internas que unem os átomos, ou seja, a força da ligação atômica. São propriedades mecânicas:
✓ A clivagem, que caracteriza-se como a tendência dos minerais de romperem-se em planos paralelos, que ocorrem porque diversos minerais possuem zonas de fraqueza.
✓ A fratura, que corresponde a tendência do mineral de partir-se em planos irregulares, já que a força das ligações é aproximadamente igual em todas as direções, não havendo zonas de fraqueza.
✓ A dureza de um mineral, que designa sua resistência quando uma face sua é riscada com o auxílio de um utensílio.
Com relação à massa, temos que a principal propriedade é:
✓ A densidade (ou massa específica) do mineral. Denotamos a densidade como massa (em gramas) por volume (em centímetros cúbicos), mas a maioria dos minerais comuns, ou formadores de rochas, possuem densidade similar.
Outra propriedade importante para analisarmos é o hábito cristalino:
✓ O hábito cristalino de um mineral é representado pela forma externa que seus cristais individuais ou agregados crescem, o que muitas vezes é reflexo de seu sistema cristalino. Assim, são comumente referidos de acordo com sua forma geométrica similar. Como exemplo, temos minerais com hábito prismático, laminar, acicular, entre outros.
Importância
Os conceitos sobre ligações químicas que estudamos são fundamentais para o entendimento da organização da estrutura cristalina dos minerais, já o conhecimento da organização cristalográfica é importante,pois influencia nas propriedades físicas e químicas dos minerais.
Bons estudos