UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO FRANCISCO UNIVASF CAMPUS SERRA DA CAPIVARA COLEGIADO DE CIÊNCIAS DA NATUREZA CCINAT. Minerais e suas propriedades

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO FRANCISCO UNIVASF CAMPUS SERRA DA CAPIVARA COLEGIADO DE CIÊNCIAS DA NATUREZA CCINAT Minerais e suas propriedades

2 Material de apoio: Capítulo 3 Minerais da Terra Apêndice no final do Decifrando a Terra

3 Acervo de Minerais on line da Unesp

4 Sumário Minerais e suas origens; Propriedades físicas e morfológicas dos minerais; Propriedades elétricas; Propriedades magnéticas; Propriedades químicas;

5 Como se formam os minerais? Qual a importância dos minerais ao homem?

6 Classificação Sistemática dos Minerais Agrupados com base no ânion ou radical aniônico dominante na fórmula química (James Dana); Elementos Nativos Sulfetos Sulfossais Óxidos Halóides Carbonatos Nitratos Boratos Sulfatos e cromatos Fosfatos, arseniatos e vanadatos Tungstatos e molibdatos Silicatos: Piroxênios Anfibólios Argilominerais Micas e Talco Feldspatos Plagioclásios Feldspatoides Quartzo

7 Substância homogênea, inorgânica, de ocorrência natural com propriedades químicas e físicas definidas em estado sólido; Ilmenita Tirolita Ouro associado a quartzo

8 Composição química bem definida: pode ser representado por uma fórmula química; Dolomita: CaMg(Co 3 ) 2 Pirita: FeS 2

9 Outros minerais podem apresentar uma série, onde um elemento pode ser total ou parcialmente substituído por outro; Um exemplo seria os piroxênios que não apresentam composição química definida podendo variar com os elementos Mg e Fe se substituindo mutuamente em várias proporções na composição do mineral (solução sólida) - (Mg,Fe)SiO 2 ; Enstatita (Piroxênio) (Mg, Fe)SiO 2

10 Os minerais podem ser constituídos por um único elemento químico, tais como o ouro nativo (Au), o antimônio (Sb) e o diamante (C); Cristal de Bismuto Cristal de Diamante Cristais de Antimônio Cristais de Enxofre

11 Entretanto, devido à tendência natural que os elementos químicos mais abundantes no universo tem de se combinarem entre si, a maioria dos minerais são compostos formados por dois ou mais elementos; Pirita FeS 2 Ortoclásio KAlSi 3 O 8 Alguns possuem uma composição mais complexa: Pumpellyita (Fe 2+ )(Ca 2 (Fe 2+ Fe 3+ )(Al,Fe 3+ ) 2 Si 3 (O,OH) 14 )

12 Isomorfismo Minerais com diferentes composições químicas que apresentam mesma estrutura cristalina. Ex: Halita (NaCl) e Silvita (KCl).

13 Solução Sólida - propriedade comum em vários minerais e é controlada pelo intercâmbio de determinados elementos na estrutura cristalina; (íons com valência diferente, mas com raio iônico semelhante; também ocorre pelo controle da temperatura). Substâncias de composição intermediária, comum em olivinas. Ex: Forsterita (Mg 2 SiO 4 ) e Faialita (Fe 2 SiO 4 )

14 Polimorfismo - propriedade de uma substância química se cristalizar em diferentes tipos de arranjos atômicos, ou seja, minerais com mesma composição química mas com estrutura diferente; Pressão e temperatura são os principais fatores que possibilitam o polimorfismo; Ex: Diamante (C) e Grafita (C). O diamante (+denso) forma-se no manto a em condições de alta T e P, enquanto que a grafita (-densa) no interior da crosta;

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16 Origem dos Minerais Se formam pela cristalização a partir do resfriamento de magmas;

17 Rearranjo de íons em temperaturas intermediárias (metamorfismo);

18 Precipitação de sais pela evaporação de uma solução;

19 Estrutura cristalina: possui arranjo atômico geometricamente ordenado; Arranjo atômico Halita: NaCl Na + Cl - Cristal: sólido homogêneo com ordem interna regular limitado por faces planas; Cristal de Topázio

20 Sempre que sua cristalização se der em condições ideais, a organização atômica interna do mineral se manifestará em uma forma geométrica externa com a consequente formação de vértices, arestas e faces naturais; Topázio Tremolita Forma Cristalográfica

21 Mineralóide: Qualquer sólido ou líquido que ocorre naturalmente, sem arranjo sistemático de átomos (estrutura cristalina); Apresentam características amorfas ou parcialmente amorfas Âmbar Obsidiana Mercúrio São minerais ou mineralóides - Cálculo renal, rochas fosfáticas (guano)?

22 A opala é um silicato hidratado amorfo (não possui arranjo cristalino) originada da decomposição termal de silicatos. Opala SiO 2.nH 2 O A pérola é considerado um mineraloide por ser produzida organicamente. Também não apresenta arranjo cristalino. É composta principalmente por CaCO 3 hidratado (nh 2 O);

23 O gelo formado nas regiões polares é considerado um mineral, no entanto, a água em estado líquido, não; Imagens de microscópio de varredura eletrônica (MVE) mostrando cristais de gelo.

24 Rocha: Agregado natural e multigranular formado de um ou mais minerais e/ou mineralóides; Granito (Rocha composta por minerais) Quartzo (Mineral) Biotita (Mineral) Feldspato (Mineral)

25 Minério é um termo usado quando a rocha ou mineral apresenta importância econômica; Pechblenda (Uraninita) rocha rica em Óxido de Urânio Bauxita rocha rica em oxi-hidróxido de alumínio

26 Propriedades Físicas e Morfológicas dos Minerais Identificando os minerais

27 Estrutura Atômica dos Minerais Minerais formam-se por cristalização crescimento de um sólido a partir de um gás ou líquido; Os átomos agrupam-se em proporções químicas e arranjos cristalinos segundo um arranjo geométrico tridimensional regular ângulos se formam entre as ligações químicas;

28 Ligações Químicas Forma /Observações Exemplos Propriedades Químicas Iônicas União de Cátions e Ânions Halita (NaCl) Na 1+ Cl 1- Covalentes Compartilhamento de elétrons entre átomos Átomos de C no diamante Metálicas Compartilhamento (elétrons livres de átomo para átomo - nuvens) Metais ou elementos nativos (Au, Ag, Cu, Al) Van der Waals Mais fraca, une moléculas e unidades estruturais neutras. Rara. Grafita: camadas de átomos de C (covalente), unidas entre si (Van der Waals)

29 Hábito Cristalino É a forma geométrica habitual externa do mineral que reflete o arranjo atômico interno (estrutura cristalina); Tipos: 1. Prismático (colunar); 2. Fibroso; 3. Acicular (agulhas); 4. Tabular (maciço) 5. Lamelar (lâminas); 6. Equidimensional; 7. Botroidal (glóbulos em grupo); 8. Esferoidal; 9. Pulverulento; 10. Dendrítico (arborescente); Magnesita

30 Alguns minerais tem hábitos cristalinos tão distintos que os tornam facilmente reconhecíveis; Magnetita (Fe 3 O 4 ) - Octaedro Micas - Tabular Limonita Fe(OH) 3 - Botroidal Galena (PbS 2 )- Cúbico Calcita (CaCO 3 ) - Romboedro

31 CTG - Dept. de Geologia

32 (Pirita) (Isométrico) (Tabular) (Acicular) (Colunar) (Lamelar) (Hábito Cúbico)

33 (Fluorita) (Calcita) (Hábito Romboédrico) (Hábito Octaédrico)

34 Transparência É a capacidade de permitir a passagem de luz; Tipos: 1. Transparentes não absorvem ou pouco absorvem luz; 2. Translúcidos absorvem consideravelmente a luz; 3. Opacos absorvem totalmente a luz;

35 A transparência pode depender da espessura do mineral. Alguns se tornam transparentes em camadas delgadas;

36 Fluorita Quartzo Hialino Amazonita

37 Brilho Quantidade de luz refletida pela superfície do mineral; Tipo: 1. Metálico reflete > 75% da luz incidente; 2. Não-metálico reflete < 75% e divide-se em: - Vítreo (brilho da fratura fresca do vidro); - Gorduroso (brilho do azeite); - Sedoso - Terroso

38 Brilho metálico da Hematita Brilho terroso da Caulinita Brilho gorduroso da Esfalerita Brilho vítreo do Quartzo

39 Resulta da absorção seletiva de partecor do espectro que compõe a luz. Existem alguns fatores que colaboram para absorção como: 1) elementos de transição (Fe, Cu, Ni, Cr, V) na composição química do mineral; 2) defeitos na estrutura atômica e; 3) pequenas inclusões de minerais; Tipos: 1) Idiocromáticos: Cor característica (enxofre); 2) Alocromáticos: Cor variada (turmalina, quartzo);

40 Quartzo - Alocromático Quartzo rosado Quartzo leitoso Quartzo enfumaçado Enxofre (Idiocromático)

41 Traço Traço, ou a cor do traço, representa a cor do pó mineral. Obtêm-se a cor do pó mineral riscando-o sobre uma superfície branca de porcelana; Muito útil para identificar tipos de minerais ferrosos e opacos que apresentam traços de variadas cores (vermelho, marrom, amarelo, etc.); Traço da Hematita Vermelho acastanhado

42 Resistência que o mineral apresenta Dureza ao ser riscado; Depende do tipo de ligação química; A escala de dureza foi proposta pelo mineralogista australiano F. Mohs: Dureza de minerais comuns;

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44 Fratura Superfície irregular e curva, formada após a quebra do mineral que é controlada pela estrutura atômica (maneira como o mineral se quebra quando a clivagem é ausente); É a forma como o mineral quebra quando não são produzidas pelos planos de clivagem; Geralmente, são os minerais que apresentam ligações químicas fortes iguais em todas as direções; Tipo: 1. Irregular: superfícies rugosas e irregulares; 2. Conchoidal: superfícies lisas e curvas (forma de concha);

45 Fratura Conchoidal em quartzo Fratura Conchoidal em vidro vulcânico Fraturas Irregulares em Limonita CTG - Dept. de Geologia

46 Clivagem Tendência do mineral se partir em planos regulares relacionados com a estrutura cristalina; Quando o mineral é submetido a esforços externos este pode romper-se em planos preferenciais; Na estrutura de muitos minerais, algumas ligações químicas são mais fracas que outras. É ao longo dessas ligações fracas que os minerais tendem a quebrar; Todo plano de clivagem é paralelo a uma face cristalina; Um mesmo mineral pode apresentar mais de um plano de clivagem; Nem todos os minerais apresentam clivagem, neste caso, diz-se clivagem ausente ou não observável;

47 Faca Ligações fracas CTG - Dept. de Geologia Ligações fortes

48 Tipos de clivagem: Calcita perfeita em 3 direções Perfeita, boa ou imperfeita; Podem variar em até 3 direções; A clivagem geralmente atua nos planos de fraqueza da estrutura cristalina;

49 Direção dos planos de clivagens: Perfeita em 1 direção Perfeita em 2 direções Perfeita em 3 direções

50 Muscovita clivagem perfeita em uma direção;

51 Feldspato clivagem boa e imperfeita (2 direções);

52 Halita clivagem perfeita em 3 direções;

53 Clivagem ausente em quartzo;

54 Densidade Densidade Relativa É defini-se através da razão entre quantas vezes o volume do mineral é mais pesado que o volume da água (H 2 O) expressa em g/cm³; Maioria dos minerais formadores de rocha: 2.5 < d < 3.3 g/cm³ Alguns minerais com elementos de maior peso atômico (Ba, Pb, Sr): d > 4 g/cm³

55 Geminação Propriedade dos minerais apresentarem intercrescimento regular simétrico de dois ou mais cristais de uma mesma substância; Tipos: 1. Simples: dois indivíduos Geminação simples da Estaurolita

56 2. Múltipla: vários indivíduos; Geminação múltipla em Pirita Geminação múltipla em Aragonita Geminação múltipla em Cerussita

57 Tenacidade Medida de coesão de um mineral, esmagamento, dobragem, etc.. ou seja, sua resistência à quebra, Tipos: 1. Frágil: quebra ou pulveriza facilmente; Ex: maioria dos minerais. 2. Séctil: pode ser cortado por uma faca; Ex: Bismuto. 3. Maleável: pode ser transformado em lâminas ao se aplicar uma força entre placas; Ex: Chumbo, Ouro. 4. Dúctil: pode ser transformado em fios; Ex: Alumínio, Platina. 5. Flexível: pode ser curvado não retornando à sua forma original, típico de minerais com estrutura em folha; Ex: Talco e Clorita ligações de Van der Waals ou pontes de hidrogênio; 6. Elástico: pode ser curvado retornando à sua forma original; Ex: Micas Ligações iônicas de K ++

58 Propriedades Elétricas É a capacidade de alguns minerais serem condutores de corrente elétrica; Não condutores (ligações iônicas e covalentes): Maioria dos minerais; Bons isolantes; Condutores (ligações metálicas): Metais elementos nativos (Au, Ag, Cu); Semi-condutores (ligações parcialmente metálicas): Sulfetos (Pirita, FeS 2 )

59 Piezoeletricidade: Transforma pressão mecânica em carga elétrica. Ex: Quartzo Relógio de quartzo, Computadores, etc.. Piroeletricidade: Eletricidade é gerada pelo aumento da temperatura. O mineral quando aquecido gera corrente elétrica. Ex: Turmalina Sensores de temperatura.

60 Propriedades Magnéticas Capacidade de um mineral atrair ferro, metais e imãs; Ex: Magnetita (Fe 3 O 4 ) e Pirrotita (Fe 1-x S) Únicos minerais que podem ser atraídos por um campo eletromagnético. Geralmente estão contidos em rochas ígneas e metamórficas - importante para estudos de paleomagnetismo terrestre (magnetismo remanescente).

61 Recapitulando Como se formam os minerais? Qual a importância dos minerais ao homem?

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