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36 Manual de Ciência dos Minerais 
bre a localização de todos os átomos, posição e tipo de ligação 
atômica, simetóa interna e a composição química dos blocos 
componet~otes básicos dos minerais. Essa informação é fun-
damental para os conceitos da cristaloqu{mica, a inter-relação 
entre a química e a estrutura do cristal. 
A cristaloquímica, ou a química dos cristais, está rela-
cionada com a composição química, a estrutura interna e as 
propriedades físicas dos materiais cristalinos. Um dado mine-
ral é definido com base em sua estrutura cristalina e compo-
sição química. Estas, por sua vez, dizem respeito às proprie-
dades físicas dos minerais. Em muitos grupos de minerais, a 
estrutura inteira é relativamente constante, mas a composição 
química é altamente variável.A avaliação do tipo de estrutura, 
arranjo das ligações atômicas, variabilidade química e mudan-
ças relacionadas com as propriedades físicas dos materiais cris-
talinos estão incluídas na cristaloquímica. 
A classificação de minerais é a maneira pela qual esses 
materiais são logicamente ordenados, similarmente ao que é 
feito na biologia ou na química. Existem aproximadamente 
4.200 espécies de minerais formalizadas e cada qual tem um 
nome distintivo (ver página 358). Para dar sentido à diversidade 
química e estrutural representada por esses minerais, é costume 
classificá-los de acordo com um esquema que incorpora esses 
dois aspectos, o químico e o estrutural. De acordo com análises 
cuidadosas, eles são, em primeiro lugar, classificados por seus 
ânions ou grupos aniônicos. Isso resulta em diversas classifica-
ções, tais como, elementos nativos, sulfetos, óxidos, carbonatos 
e silicatos (ver Capítulos 15 a 19). Em segundo, em grupos com 
muitas espécies e estruturas complexas, como o grupo de sili-
catos, mais subclassificações são feitas. Essas subclassificações são 
primeiramente baseadas nos arranjos estruturais (atômicos), tais 
como as várias ligações do tetraedro de silicato. 
A ocorrência geológica refere-se ao contexto geológi-
co no qual um mineral é encontrado e às associações carac-
terísticas que ele tem com outros minerais (frequentemente 
denominada paragênese). Por exemplo, uma ocorrência co-
mum do mineral pirita, FeS2, seria referida como sendo "em 
depósitos de minérios de origem hidrotermal". A granada, 
um silicato quimicamente complexo, é especialmente carac-
terística de rochas metamórficas. Dependendo da constituição 
química da granada, sua ocorrência pode ser anotada como 
"principalmente em tipos de rocha ricas em alumínio que 
resultam do metamorfismo regional" ou como "em calcários 
ricos em ferro e cálcio que foram alterados por metamorfis-
mo de conta to". 
O campo da Ciência dos Minerais abrange hoje urna 
ampla área de estudos. As principais áreas de pesquisa relacio-
nada à mineralogia já foram descritas e também no tópico 
Difinindo um mineral de modo mais amplo. Outros campos re-
lacionados incluem a análise de minerais por raio X, difraçâo 
de elétrons e nêutrons, e síntese de minerais. Outras áreas de 
estudo enfocam a estabilidade termodinâmica de minerais, as 
análises de rochas e minerais em microscópio (petrografia) e 
aspectos de metalurgia e cerâmica. O campo da Ciência dos 
Minerais encontra-se em contínua expansão, uma vez que 
novas descobertas científicas são feitas e novas técnicas expe-
rimentais e instrumentos analíticos são desenvolvidos. 
I História da mineralogia 
O desenvolvimento da mineralogia abrange vários séculos e 
somente algumas passagens importantes serão aqui apresen-
tadas. O surgimento da mineralogia como ciência é relativa-
mente recente, mas a prática das artes mineralógicas é tão an-
tiga quanto a civilização. Pigmentos naturais, feitos de óxidos 
de hematita vermelha e de rnanganês preto, foram utilizados 
em pinturas de cavernas por humanos primitivos (cerca de 
40.000 anos atrás).Artefatos de sílex foram bens muito apre-
ciados por caçadores durante a Idade da Pedra. Pinturas em 
tumbas no vale do Nilo, feitas há aproximadamente 5.000 
anos (Fig. 1. 8), mostram artífices ocupados pesando malaqui-
ta e metais preciosos, fundindo minérios e fabricando delica-
das joias de lápis-lazúli e esmeraldas (como usadas por Cle-
ópatra). Quando a Idade da Pedra avançou para a Idade do 
Bronze, outros minerais foram descobertos, a partir dos quais 
os metais puderam ser extraídos. Os minerais frequentemente 
foram a "moeda" dos tempos antigos. E agora eles ajudam os 
arqueólogos a traçarem as rotas de comércio pré-históricas. 
Catálogos de minerais existiram desde épocas remo-
tas, como em 700 a.C. na China e, mais tarde, na Índia (ver 
Hawthorne, 1993, para mais detalhes). O filósofo grego 
Teofrasto* [372-287 a.C.] elaborou o primeiro trabalho es-
crito sobre minerais, e Plínio**, 400 anos depois, registrou os 
pensamentos mineralógicos de sua época. Durante os 1.300 
anos seguintes, os poucos trabalhos publicados sobre minerais 
contém muitos dogmas e fábulas e pouca informação factual. 
Talvez o único evento indicando o surgimento da minera-
logia como ciência seja a publicação, em 1556, do livro De 
R e Metallica, pelo médico alemão Georgíus Agrícola***. Esse 
trabalho traz uma detalhada abordagem das práticas de mi-
neração e de fusão de minérios em voga naquele tempo e 
inclui os primeiros dados descritivos sobre minerais. (De Re 
Metallica foi traduzido para o inglês a partir do latim, em 1912, 
pelo ex-presidente dos Estados Unidos, Herbert Hoover, e 
sua esposa, Lou Henry Hoover.) Uma ilustração dessa obra 
está reproduzida na Fig. 1.10. 
* N. de R. T.: Teofrasto foi o sucessor de Aristóteles no Liceu, o qual coor-
denou durante 35 anos. Nesse período, a escola chegou a ter mais de 2 mil 
alunos. Dentre seus tratados, destacam-se os livros Sobre as pedras, onde as 
rochas são classificadas com base em seu comportamento quando aquecidas, e 
os minerais são agrupados pelas propriedades que lhes são comuns, e Sobre as 
minas, cujos escritos foram em grande parte perdidos. 
** N. de R. T.: Caius Plinius Secundus (23-79 d.C.J, mais conhecido como 
Plínio, o Velho, foi o mais importante naturalista de sua época. Imortalizado 
pela obra NatliTalís Historia, cujos 37 volumes serviram de referência aos sá-
bios durante muitos séculos, especialmente nas áreas da medicina, botânica, 
arquitetura,geologia e mineralogia. Ele morreu no dia 25 de agosto de 79,na 
cidade de Stabia, devido às nuvens asfixiantes e tóxicas emitidas pela erupção 
do Vesúvio, que destruiu Pompeia e Herculano. 
*** N. de R. T.: Georg Bauer, mais conhecido pelo seu nome latino, Georgius 
Agrícola, é considerado um dos precursores da geologia e mineralogia cientí-
ficas, por meio de seus trabalhos de sistematização em geologia mineira e me-
talurgia, mineralogia, geologia estrutural e paleontologia. Nasceu na Saxónia 
(Alemanha), fez seus estudos clássicos na Universidade de Leipzig e concluiu 
sua formação em medicina nas cidades de Bolonha e Pádua, na Itália. 
.. 
Capítulo 1 Introdução 37 
-- ~ .. ·-·.:- -·. 
FIGURA 1.10 Uma ilustração 
da obra de Agrícola, De Re 
Meta/fica (1556). mostra uma 
mina subterrânea onde o miné-
rio é transportado por meio de 
túneis horizontais e içado por 
meio de poços verticais. (Ex-
trafdo de Agrícola, De Re Me-
tallica. traduzido para o inglês. 
Publicado em 1950 pela. Dover 
Publications. lnc .• New York.) 
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38 Manual de Ciência dos Minerais 
FIGURA 1.11 Retrato de Niels Stensen (cujo nome foi latinizado para 
Nicolaus Stenonis). Steno nasceu em Copenhague, Dinamarca, em 
1638, e morreu em 1686. Ele foi beatificado pela Igreja Católica Ro-
mana em 1988 (de Scherz, G. 1969. Steno, geological papers. Oden-
se University Press). 
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16 
Em 1669, uma importante contribuição para a cristalo-
grafia foi feita por Nicolau Steno* (Fig. 1.11) por meio de 
seu estudo sobre cristais de quartzo. Ele notou que, apesar das 
diferenças de origem, tamanho ou forma dos cristais de quart-
zo, os ângulos entreas mesmas faces de diferentes cristais eram 
constantes (Fig. 1.12). Mais do que um século transcorreu 
antes que fosse realizada outra contribuição significativa. Em 
1780, Carangeot inventou um dispositivo usado para medir os 
ângulos das interfaces dos cristais, chamado de goniômetro de 
contato (Fig. 1.13a). Em 1783, Romé de l'Isle usou esse dis-
positivo para fazer medidas angulares em cristais, confirmando 
os estudos de Steno, e formulou a Lei da regularidade dos /Jngulos 
inteifaciais, hoje conhecida como Lei de Steno (discutida no Ca-
pítulo 6). No ano seguinte, 1784, Renê J. Haüy mostrou que 
os cristais eram estruturados pelo empilhamento lado a lado 
de ínfimos blocqs componentes idênticos, os quais ele chamou 
de moléculas integrais (Fig. 1.14). O conceito de moléculas 
integrais sobreviveu quase com seu sentido original como 
sendo a cela unitária da moderna cristalografia (ver Capítulo 6). 
No início do século XIX, rápidos avanços foram feitos 
no campo da física e da química dos minerais, proporciona-
dos por avanços na instrumentação (Fig. 1.13b). Em 1809, 
Wollaston (que foi homenageado pelo nome do mineral 
wollastonita) inventou o goniômetro de reflexão, que permitiu 
ITiedidas altamente acuradas e precisas das posições das faces 
dos cristais. Enquanto o goniômetro de contato ofereceu os 
dados necessários para o estudo da simetria dos cristais, o go-
niômetro de reflexão (Figs. 1.13c e d) trouxe medidas exten-
sivas e altamente acuradas dos cristais. Esses dados tornaram a 
* N. de R.T.: Nicolau Steno fez uma das mais importantes descobertas geoló-
gicas. Estabeleceu, a partir de seus estudos financiados pelo Duque Ferdinando, 
Florença (Itália), o princípio estratigráfico de que os estratos sobrepostos são 
mais recentes que os sotopostos.Assim, abriu o caminho para desvendar o tem-
po geológico e a possibilidade de narrar a História da Terra a partir do registro 
das rochas e não mais por meio de mitos e lendas. 
FIGURA 1.12 Desenhos de Steno de vários cristais de quartzo e hematita, ilustrando a regularidade dos ângulos entre os cristais de diferen-
tes hábitos ou formas. (De Schaafkranovski, J .J. 1971. Oie Kristallographischen Entdeckungen N. Stenens, ln: Steno as Geologist. Odense 
University Press.) 
Capítulo 1 Introdução 39 
D 
(a) E 
1,4 nat.Gr. 
(c) (d) 
FIGURA 1.13 Exemplos de instrumentos utilizados para medir os ângulos entre as faces dos cristais. (a) Goniôm.etro de contato do tipo Ca-
rangeot, feito de latão. Este foi utilizado na Universidade de Harvard em 1797 (ver Frondel, 1983). (b) Um goniômetro de contato com dois 
círculos basê'ado em um projeto feito em 1896 por Victor Goldschmidt. (c) Um dos primeiros goniômetros de reflexão de um círculo, como 
inventado por W. H. Wollaston, em 1809. (De Tschermak, G. e Becke, F. 1921. Lehrbuch der Mineralogie. Hõlder-Pichler-Tempsky, Viena.) (dl 
Um goniômetro de reflexão com dois círculos desenvolvido na segunda metade do século XIX. (De Groth,P. 1895. Physika/ische Krysta/!ogra-
phie. Leipzig.) 
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40 Manual de Ciência dos Minerais 
FIGURA 1.14 Ilustração do conceito desenvolvido por R. J. Haüy 
[17 43-1826] dos ínfimos blocos componentes idênticos subjacentes 
à forma externa dos cristais. Nesta figura, está mostrado o desenvol-
vimento de um dodecaedro de granada. (De Marr, G. M. 1970. Ges-
chichte der Kristallkunde. Reimpresso por Sandig, Walluf, Alemanha.) 
cristalografia uma ciência exata.Entre 1779 e 1848,Berzelius, 
um químico sueco, e seus alunos estudaram a química dos 
minerais e desenvolveram os princípios de atual classificação 
química dos minerais. 
Em 1815, o naturalista francês Cordier (cujo legado à 
mineralogia é honrado pelo nome do mineral cordierita) in-
vestigou, sob o microscópio, fragmentos de minerais tritura-
dos imersos em água. Esse método de imersão revelou-se uma 
importante técnica para o estudo das propriedades ópticas dos 
fragmentos minerais (ver Capítulo 13).A utilidade do micros-
cópio para o estudo dos minerais foi grandemente aumentada 
pela invenção de dispositivos de luz polarizada que permiti-
ram o estudo sistemático do comportamento das proprieda~ 
des ópticas em substâncias cristalinas (em 1828, pelo escocês 
Wiliam Nico!). O microscópio de luz polarizada tornou-se, 
e ainda é, um poderoso instrumento para determinação nos 
estudos mineralógicos. Um modelo antigo está ilustrado na 
Fig. 1.15. Na segunda metade do século XIX, Fedorov, Scho-
enflies e Barlow, cada qual trabalhando independentemente, 
chegaram às mesmas conclusões, e simultaneamente desen-
volveram teorias para a simetria interna (referida no Capítulo 
7) e a ordem dentro dos cristais. Esse trabalho tornou-se a 
base para ulteriores estudos em cristalografia com uso de raios 
X (Capítulo 14). . 
FIGURA 1.15 Microscópio de luz polarizada da metade do século 
XIX. (De Tschermak, G. e Becke. F. 1921. Lehrbuch der Mineralogie. 
Holder-Pichler-Tempsky, Viena.) 
A descoberta de maior alcance do século XX em rela-
ção aos minerais deve ser atribuída a Max von Laue* (Uni-
versity of Munich, Alemanha) por desenvolver uma técni-
ca para obtenção de imagem do arranjo atômico ordenado 
de materiais cristalinos. Em 1912, depois da descoberta dos 
raios X porWilhehn Comrad Roentgen em 1895, um expe-
rimento, sugerido por von Laue, foi realizado por Friedrich 
e Knipping. Esse experimento demonstrou que os cristais 
poderiam difratar os raios. Para difratar raios X, os mate-
riais precisam ter uma estrutura ordenada e repetitiva. Assim, 
pela primeira vez, foi provado que existia um arranjo regu-
lar e ordenado de átomos em um material cristalino. Quase 
imediatamente depois, a difração de raios X tornou-se um 
poderoso método para o estudo dos minerais ede todas as 
demais substâncias cristalinas (discutido em detalhe no Ca-
pítulo 14).Em 1914, as primeiras determinações da estrutu-
ra cristalina foram publicadas por W H. Bragg e W L. Era-
"N. de R.T.: Max von Laue (1879-1960), nascido em Pfaffendorf,Alema-
nha, ganhou o Prêmio Nobel de Física, em 1914, pela descoberta da difração 
dos raios X em cristais. Criou as bases da cristalografia e da espectroscopia 
com raios X. 
gg (uma equipe de pai e filho) na Inglaterra. Os modernos 
equipamentos de difração de raios X e algoritmos computa-
dorizados tornaram possível a aquisição relativamente rápida 
de dados necessários para determinar estruturas cristalinas 
altamente complexas. 
O advento da microssonda eletrônica no início da déca-
da de 1960 trouxe um poderoso instrumento para a análise 
química ín situ de minerais, compostos sintéticos e vidros 
na escala do micrômetro. A microssonda eletrônica é hoje 
utilizada rotineiramente para a determinação da composi-
ção química de minerais. No começo dos anos 1970, outro 
instrumento de feixes eletrônicos, o microscópio eletrônico 
de transmissão (MET), foi desenvolvido, podendo aumen-
tar a arquitetura interna dos minerais em muitos milhões de 
vezes. Microscópios desse tipo produziram imagens visual-
mente elegantes e impressionantes das estruturas atômicas. 
A microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução 
(METAR) permite o est~do de materiais cristalinos com 
resoluções próximas da escala de comprimentos atómicos (P. 
R. Buseck, 1983) e, além disso, ilustra que muitos minerais 
têm arranjos estruturais internos extensos e perfeitamente 
repetitivos. Um exemplo de tais estruturas "perfeitas" é ilus-
trado pela imagem do METAR na Fig. 1.16 referente a um 
mineral quimicamente complexo, a turmalina (cuja fotogra-
fia de uma seção delgada foi utilizada na capa deste livro). 
Novos instrumentos permitem-nos ver imagens da superfi-
cie de materiais (ver a ilustração que abre o Capítulo 14) e 
revelam as estruturas em níveis escalares aproximadamente 
atômicos (ver a imagem de abertura do Capítulo 7). Para 
discussões adicionais acerca dessas técnicas analíticas, veja o 
Capítulo 14. 
A Ciência dos Minerais foi, e continua sendo, influencia-da por muitos cientistas a partir de diversos campos distintos. 
Pelo fato de ser dificil dizer quais contribuições para a ciência 
da mineralogia provaram ser as mais definitivas e importan-
tes, uma lista de proeminentes mineralogistas que receberam 
a prestigiosa Medalha Roebling, outorgada anualmente pela 
Sociedade de Mineralogia da América pelas relevantes con-
tribuições prestadas à ciência dos minerais, é apresentada no 
Apêndice 1. 
I Os minerais em nossas vidas 
Os minerais são a matéria-prima que dão o suporte a grande 
parte do desenvolvimento tecnológico e da produção eco-
nómica da sociedade. Os minerais sempre desempenharam 
um papel importante no modo e no padrão de vida do ser 
humano. As idades do desenvolvimento da humanidade são 
nomeadas de acordo com os materiais utilizados em cada 
período hi!tórico, como Idade da Pedra, do Bronze, do Fer-
ro, e cada qual repousa sobre os minerais desses materiais. 
Sílex e pirita, dois minerais, foram primeiro utilizados para 
fazer fogo. 
Capítulo 1 Introdução 41 
FIGURA 1.16 Imagem da estrutura de uma turmalina obtida em 
um microscópio eletrônico de transmissão de alta resolução 
(METAR). Esse mineral ilustra também a capa deste livro. {De: 
lijima, S., Cowley, J. M., e Donnay, G. 1973. High-resolution elec-
tron micrscopy of tourmaline crystals. Tschermaks Minealogische 
Perographische Mitteilungen, 20: 216-24.) As áreas brancas da 
imagem correspondem a regiões de baixa densidade eletrônica 
da turmalina. O padrão de "margarida" de seis pétalas é a ima-
gem dos anéis hexagonais de Si60, 8 da turmalina; um desses he-
xágonos está esquematicamente desenhado em preto no canto 
superior esquerdo (compare com a Fig. 18.14a). A barra da escala 
representa 150 nm. 
Com o avanço de cada século, os minerais tornaram-se 
cada vez mais importantes, e hoje dependemos deles de in-
contáveis maneiras - desde a construção de arranha-céus até 
a fabricação de computadores e fitas adesivas de vinil prate-
ado. A civilização moderna é dependente e necessita do uso 
prodigioso de minerais. Poucos minerais, como talco, halita 
(sal) e enxofre, são utilizados praticamente como são extraí-
dos. A maior parte dos minerais são processados para a ob-
tenção de um material passível de uso. Esse material é, então, 
adicionado a outros constituintes para resultar em produtos 
como chapas de alumínio, tijolos, vidro, cimento, revesti-
mento, areia sanitária para gatos ou papel (Fig. 1.17). Uma 
quantidade de metais, que vai desde o molibdênio, ferro e 
titânio até o ouro, são incorporadas a uma ampla variedade 
de produtos, tais como lubrificantes, aviões, aço ou bicicletas 
de montanha (ver Fig. 1.2). Minérios metálicos e minerais 
industriais são minerados em todos os continentes, exceto 
na Antártida, desde que os minerais procurados estejam sufi-
cientemente concentrados para tornar a extração economi-
camente viável. 
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