Cristaloquímica e Mineralogia

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Cristaloquímica – ocupa-se da química dos minerais em articulação com as suas características físicas e 
estruturais. 
 
Minerais – todo o elemento ou composto químico que possui uma composição química definida e é 
formado naturalmente por processo geológicos. 
 
Cristal – Todo o mineral que possui uma forma geométrica definida. conjunto de átomos (podem nem 
sempre ser da mesma espécie química) distribuídos numa rede definida por três vectores linearmente 
independentes 
 
→
 
→
 
→ (vectores fundamentais de translação). 
 
Cristal anisotrópico – apresentam mais do que um índice de refracção nas diferentes direcções de 
propagação da luz no seu interior e as respectivas indicatrizes são representadas por elipsóide de 
revolução de 2 ou 3 eixos onde cada um deles (raios vectores) representam um índice de refracção. 
Quando a luz incide sobre um cristal anisotrópico transparente sofre o fenómeno de dupla refracção (são 
produzidos dois raios de luz distintos que vibram em planos perpendiculares entre si e se propagam no 
interior do cristal. São divididos em 2 grupos: 
 Uniaxiais – 2 índices de refracção principais, cristalizam-se no sistema triagonal, tetragonal e 
hexagonal. 
 Biaxiais – 3 índices de refracção principais. Caracterizam-se nos sistemas ortorrômbico, 
monoclínico e triclínico. 
 
Cristal isotrópico – cristal opticamente homogéneo, o índice de refracção é constante, independente da 
direcção considerada (a onda luminosa propaga-se com a mesma velocidade em todas as direcções). 
 
Cristalinos ou amorfos – os sólidos constituídos por átomos, moléculas e iões ligados fortemente entre 
si. 
 
Cristalização: 
1. Nucleação – é a criação de condições para as moléculas se aproximarem e darem origem ao 
cristal, é o aparecimento dos núcleos cristalinos. Esta pode ocorrer a partir de um banho fundido 
em arrefecimento (minerais das rochas magmáticas) ou a partir de solutos mineralizados (fluidos 
que transportam, em solução ou suspensão, iões, complexos iónicos, moléculas e complexos 
moleculares) susceptíveis de gerir minerais. 
2. Crescimento do cristal – a velocidade de crescimento dos cristais e as características finais são 
condicionadas pela velocidade de agitação ou circulação no cristalizador, pelo grau de 
sobresaturação e pela temperatura, entre outros. (ex: um grau de sobresaturação muito elevado 
dá origem a uma velocidade de nucleação muito elevada, formando-se muitos núcleos 
simultaneamente, originando cristais muito pequenos). 
O mesmo composto pode dar origem a formas cristalinas diferentes (polimorfismo) dependendo das 
condições de operação. 
 
Estrutura cristalina – conjunto de átomos periodicamente distribuídos no espaço, formando uma rede. A 
estrutura pode ser gerada sobrepondo a cada ponto da rede cristalina uma base de átomos, idêntica, 
para todos os pontos da rede. 
 
Rede cristalina – consiste num conjunto de pontos idênticos dispostos regular e periodicamente no 
espaço. 
 
Vectores da rede cristalina – unem dois quaisquer pontos da rede. Ex: vectores fundamentais primitivos 
(quando podem ser escritos como combinações lineares, com coeficientes inteiros dos vectores 
fundamentais. 
 
 O símbolo (hkl) representa um plano (ou uma face) que intersecta os eixos de referencial xx’ , 
yy’, e zz’ em a’, b’ e c’ tal que h= a/a’, k= b/b’ e l= c/c’. 
 
 A notação de Hermann-Mauguin representa de forma simbólica grupos de simetria rotacional. 
 
 Os grupos de simetria que descrevem a poliedria dos cristais não admite operações de rotação 
de grau 5 porque estas ultimas são incompatíveis com a estrutura triperiódica da matéria 
cristalina. 
 
 A presença de n planos de reflexão correspondentes e equidistantes de 0º implica a existência 
de um eixo de rotação de grau n (ao qual se associa uma rotação de 20º) que contém a linha de 
intersecção dos planos. 
 
 A coexistência de um eixo de rotação de grau par e um centro de inversão implica a presença de 
um plano de reflexão que, sendo perpendicular ao eixo de rotação, contém o centro de inversão. 
 
Cristalizada – arranjo interno tridimencional dos minerais. Os átomos constituintes de um mineral 
encontram-se distribuídos ordenadamente, formando uma rede tridimencional – reticulo cristalino. 
 
Cristalização magmática – processo através do qual se dá a passagem do magma a um aglomerado de 
cristais, e que dá origem às rochas magmáticas. 
 
Polimorfas – substâncias de idêntica composição química mas física e estruturalmente diferentes. 
 
Polimorfismo ou alotropia – fenómeno que todos os sólidos apresentam-se de cristalizar-se em mais de 
uma estrutura crsitalina. 
 
Praticamente todos os elementos químicos figuram no domínio do “reino mineral”. Na litosfera os 
elementos mais abundantes são o Oxigénio seguido do silico. 
 
Existem 4 tipos de ligação (a dureza, solubilidade, clivagem, condutividade térmica e eléctrica estão 
associados ao tipo de ligação): 
 
1. Iónica (ou electrostática) – Une entre si aniões com catiões pela atracção das suas cargas 
electrostáticas opostas. 
Normalmente verifica-se em substâncias com pouca dureza e fraca densidade (ex: a clivagem nas micas, 
nas piroxenas, etc) 
2. Covalentes – os átomos ficam fortemente ligados entre si. Esta ligação é responsável por um 
conjunto de propriedades características: grande dureza, insolubilidade e estabilidade, pontos 
de fusão muito elevados, incondutibilidade eléctrica, etc. 
3. Metálica – mantida pela força existente entre iões positivos e electrões envolventes. 
Resultantes desta ligação consideram-se propriedades dos metais: ductilidade, maleabilidade, 
tenacidade, baixa dureza, ponto de fusão, etc. 
Em metais como o rubídio e o césio, a mobilidade dos electrões é tal, que estes se libertam da estrutura 
mediante simples excitação luminosa (efeito fotoeléctico). 
4. De Van Der Waals – Força intermolecular resultante da polarização das moléculas. 
Estas interacções são muito fracas e actuam apenas quando as moléculas estão muito próximas umas 
das outras. 
São as únicas existentes entre átomos de gases nobres, mas podem existir entre quaisquer pares de 
moléculas, independente da sua simetria. 
 
Além do tipo de ligação, existem outros factores de alteração nos minerais: 
 Potencial de ionização – além da maior fragilidade das ligações próprias aos catiões mono e 
bivalentes, a sua presença aumenta a vulnerabilidade à meteorização. 
 Oxidação espontânea do ferro ferroso – Factor importante que aumenta a vulnerabilidade dos 
minerais à alteração supergénica. Em ambiente da superfifie tende em oxidar passando a ferro 
férrico. Estas variações afectam o equilíbrio da rede cristalina e aumentam a instabilidade da 
estrutura primária. 
 Potencial iónico – Também aumenta a vulnerabilidade dos minerais 
 Energia de formação – tem grande importância para estabelecer a ordem da cristalização dos 
minerais no magma e na avaliação da sua vunerabilidade à meteorização. 
 Comportamento da sílica e da alumína na água – Em meio ácido a alumina é mais solúvel que a 
sílica, em meio neutro a lumina é insolúvel e a sílica mantem a sua pequena solubilidade e em 
meio básico tanto uma como a outra aumentam a solubilidade. 
 Comportamento dos silicatos na hidrólise – A hidrolise é o agente mais importante na alteração 
das rochas. Os silicatos são sais de ácidos fracos e bases fortes, logo com reacção de hidrólise 
alcalina. 
 
Coordenação interiónica – Ao ligar-se a outros iões de sinal contrário, este tem tendência em reunir à 
sua volta, tantos iões quanto o seu tamanho permite (sendo chamado de ião coordenador e aos outros 
iões coordenados), o número de coordenação é o número de iões que ele agrega. 
 
Isodésmicas – cristais em que todas as ligações têm igual força. 
 
Amisodésmicas – quando as substâncias que constituem os radicais são mais fortes do que as que 
existem entre estes e os catiões metálicos.Polimerização – reacção química que dá origem aos polímeros. É a união de moléculas de um dado 
composto (monómero) para formar um novo composto (polímero). 
 
Substâncias Isostruturais – quando duas substâncias possuem estruturas análogas, ou seja, quando os 
centros dos átomos constituintes ocupam posições relativas semelhantes, independente da natureza e 
tamanho dos átomos e da dimensão da malha. 
Pertencem ao mesmo grupo estrutural. 
 
Isomorfismo – Fenómeno pelo qual substâncias quimicamente diferentes apresentam a mesma forma 
cristalina externa. 
O isomorfismo resulta de uma cristalização isostrutural de catiões e aniões com raios e números de 
coordenação semelhantes. 
 
Polimorfismo – Oposto de isomorfismo, onde a mesma substância química tem realidade sob mais do 
que uma estrutura no estado sólido, no que se refere ao arranjo interno dos seus iões ou átomos: 
Dimorfismo (quando há 2 minerais diferentes para a mesma formula química, ex: diamante, grafite e 
calcite) e trimorfismo (quando há 3, ex: broquite e anatase), no caso de mais de 3 utiliza-se o termo 
polimorfismo. 
 
Diadoquia – Fenómeno pelo qual dois ou mais iões se podem intersubstituir em todas as proporções no 
interior de uma estrutura sem a modificar. 
Isto só é possível em determinadas condições: 
 É necessário que os raios dos iões em permuta sejam muito semelhantes (a diferença não pode 
exceder os 15%, e de 15% a 30% é raro acontecer, acima disso não há substituição interiónica); 
 A diferença de cargas entre iões permutados não pode ser superior a uma unidade; 
 A temperatura de cristalização tem grande importância. A elevação da temperatura aumenta a 
desordem estrutural, o que permite maior capacidade de permutas. 
A diadoquia pode ser simples ou compensada, quando as cargas dos iões permutados são diferentes, 
surgem outras substituições na rede (compensadoras) que anulam o desequilíbrio eléctrico provocado. 
 
Exsolução – Processo pelo qual uma solução sólida homogénea se separa em duas fases cristalinas, sem 
haver mudança na composição química total da fase inicial (sem haver adição nem redução de matéria). 
Normalmente ocorre quando um mineral arrefece lentamente ou pela acção do metamorfismo. 
 
Pseudomorfismo – É toda a alteração da composição química ou da estrutura do mineral, com 
manutenção da forma externa (ex: um cristal de pirite pode alterar em limonite mantendo a forma 
original, trata-se de uma pseudomorfose de limonite em pirite). 
Vários mecanismos podem conduzir à pseudomorfose: 
 Substituição 
 Incrustação – revestimento de um cristal por uma crosta de outro mineral que a molda. 
 Alteração – modificação da composição do mineral em função dos agentes de meteorização. 
 Paramorfose – pseudomorfismo com modificação estrutural. 
 
 
 
 
Limonite – substâncias de aspecto terroso e cor amarelada a acastanhado, na maior parte dos casos, 
resulta da alteração de minerais primários, ricos em ferro e é constituído por misturas de óxidos e 
hidróxidos de ferro (cristalinos) com materiais argilosos. 
 
Mineralóides – Designação de certas substâncias inorgânicas, naturais, não cristalinas (vítreas e colóides, 
na sua maioria). 
Materiais de origem geológica com características semelhantes às dos minerais, mas sem serem 
cristalinas (mesmo que o tenham, a sua composição química não é suficiente para ser considerado 
mineral). 
 
Os minerais estão agrupados em classes: 
 Elementos nativos – minerais que ocorrem na natureza no estado puro (ex: o ouro, prata e 
cobre) 
 Sulfuretos – ex: a pirite, calcapirite e outros minerais metálicos utilizados como matérias-primas 
 Halóides – classe restrita que reúne os halogenetos naturais como a sal-gema ou a halite 
 Carbonatos – ex: calcite, dolomite 
 Sulfatos – ex: gesso. anidrite e barite 
 Óxidos hidróxidos – importante conjunto de minerais comuns, sobretudo nos ambientes mais 
superficiais da terra (ex: hematite e pirolusite) 
 Silicatos – reúne um vasto conjunto de espécies minerais próprias das rochas magmáticas e 
metamórficas, mas também frequente em rochas sedimentares. Dividem-se em grupos 
isostruturais: 
o Nesossilicatos – tetraedos independentes, unidos entre si por catiões metálicos e ligados 
aos oxigénios por ligações iónicas. 
o Sorossilicatos – unidades tetraédricas duplas 
o Ciclossilicatos – estruturas formadas por anéis de 3,4 ou 6 tetraedos 
o Inossilicatos – tetraedos associados em cadeias prolongáveis segundo o eixo dos ZZ 
o Filossilicatos – 3 oxigénios de cada tetraedo são simultaneamente compartilhados com 
tetraedos vizinhos para formarem uma estrutura plana prolongável em 2 direcções no 
espaço (XX e ZZ) ex: as micas e minerais argilosos 
o Tectossilicatos – os oxigénios de cada tetraedo são compartilhados com tetraedos 
vizinhos. Dividem-se em sub-grupos: 
 Fedspatos – aluminossilicatos (ex: ortose) 
 Fedspatóides – quimicamente semelhante aos fedspatos mas mais pobre em 
sílica 
 Zeólitos – constituídos por aluminossilicatos hidratados de sódio, potássio e 
cálcio. 
 
Simetria – todos os minerais mostram, pelo arranjo das suas faces, uma simetria definida. 
As operações fundamentais de simetria são: 
 Rotação em torno de um eixo, 
 Reflexão sobre um plano 
 Rotação em torno de um eixo combinado com a inversão (inversão rotatória) 
 
Plano de simetria – plano imaginário que divide o cristal em duas metades, cada uma sob a forma de um 
cristal perfeitamente desenvolvida. 
 
Eixo de simetria – recta imaginária que passa pelo centro geométrico do cristal e ao redor do qual ele 
gira num total de 360º e repete a sua aparência um nº de vezes: unitários (faz um ângulo de 360º), 
binário ( 2 de 180º), ternário (3 de 120º), quaternário (4 de 90º) e senário (6 de 60º). 
 
Grau de simetria – É o conjunto de possíveis elementos de simetria encontrados num cristal. Existem 32 
combinações possíveis (classes de cristais), agrupados em 6 sistemas cristalinos: 
 Sistema isométrico – os cristais possuem 4 eixos ternários de simetria e são referidos aos 3 eixos 
perpendiculares entre si e de comprimento igual. 
 Sistema hexagonal – os cristais têm um único eixo de simetria ternário ou senário em 3 eixos 
cristalográficos horizontais e um perpendicular a estes. 
 Sistema tetragonal – 3 cristais perpendiculares, sendo 2 horizontais e de comprimento igual e 1 
vertical e mais curto. 
 Sistema ortorrômbico – os cristais têm elementos de simetria binária, com 3 eixos todos 
perpendiculares entre si e de comprimento diferente. 
 Sistema monoclínico – cristais com um único eixo de simetria binário. Têm 3 eixos desiguais. 
 Sistema triclínico – 1 único eixo unitário com uma única simetria. 
 
Origem dos minerais: 
 Minerais magmáticos – resultam da cristalização do magma e constituem as rochas ígneas ou 
magmáticas (ex: diamante). 
 
 Minerais metamórficos – originam-se pela acção da temperatura e pressão das rochas (ex: 
granada). 
 
 
 Minerais sublimados – formados directamente da cristalização de um vapor e da interação entre 
vapores e destes com as rochas dos contutos por onde passam (ex: enxofre). 
 
 Minerais pneumatolíticos – formados pela reacção dos constituintes voláteis oriundos da 
cristalização magmática, desgaseificação do interior terrestre ou de reacções metamórficas (ex: 
turmalina). 
 
Minerais de neoformação – são formados à superfície, no local da sedimentação., tem todos dureza 
fraca e clivagem fácil. (ex: calcite, minerais de sílica, gesso e halite). 
 
Os minerais formados a partir de soluções, originam-se devido à evaporação, variações de temperatura, 
pressão, porosidade e pH: 
 Evaporação do solvente – neste processo a precipitação ocorre quando a concentração 
ultrapassar o coeficiente de solubilidade pelo processo de evaporação. Ocorre principalmente 
em regiões quente e secas (ex: anidrita, gipsita e halite). 
 
 Perda de gás agindo como solvente – processoque ocorre quando uma solução contendo gases 
entra em contacto com rochas, provocando uma reacção. 
 
 Diminuição da temperatura e pressão – as soluções de origem profunda, resultantes de 
transformações metamórficas (desidratação, descarbonatação, etc), ou de cristalizações 
magmáticas, têm, normalmente, muito material dissolvido que com a diminuição da 
temperatura e da pressão forma minerias hidrotermais depositados na forma de veios ou filões 
(ex: quartzo). 
 
 Interacção de soluções - o encontro de soluções aquosas com solutos diferentes ao interagirem, 
podem formar compostos insolúveis ou com um coeficiente de solubilidade muito baixo (ex: 
barita). 
 
 Interacção de gases – a passagem do gás por uma solução contendo iões pode gerar 
precipitados (ex: pirita). 
 
 Acção de organismos sobre soluções – este processo resulta da acção dos organismos vivos, 
animais ou vegetais, sobre a solução (ex: calcita). 
 
Para identificação dos minerais através de suas propriedades físicas e morfológicas, usa-se algumas 
características, tais como: 
 Hábito – forma geométrica externa que reflecte a sua estrutura cristalina, 
 Transparência - não absorvem luz (ou absorvem muito pouco), 
 Brilho – quantidade de luz reflectida pela superfície do mineral, 
 Cor – resultado da absorção selectiva da luz, 
 Traço – cor do pó do mineral (obtém-se riscando-o), 
 Dureza – resistência que o mineral apresenta ao ser riscado (para medir utilizamos a escala de 
Mohs), 
 Fractura – superfície irregular e curva resultante da quebra do mineral, 
 Clivagem – superfície de quebra que constituem planos de regularidade, os mais comuns são: 
romboédrica (ex: calcita), octaédrica (ex: fluorita) e cúbica (ex: galena). 
 Densidade relativa – número que indica quantas vezes o volume do mineral é mais pesado que o 
mesmo volume de água a 4ºC. 
 Germinação – propriedade de certos cristais de se desenvolverem de maneira regular. Pode ser 
simples (2 cristais intercrescidos, ex: estaurolita) ou múltipla (polissintético, ex: labradorita). 
 Propriedades eléctricas e magnéticas – muitos minerais são bons condutores de electricidade e 
outros geram um campo magnético em sua volta com intensidade variável.