Formação e estrutura dos principais minerais

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Octavio Faro da Mota
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1 Formação e estrutura dos principais minerais

2 Cada tipo de mineral, constitui uma espécie mineral. Ex: quarzto (SiO 2 ). Sempre que sua cristalização se der em condições geológicas ideais, a sua organização atômica interna se manifestará em uma forma geométrica externa, com o aparecimento de faces, arestas e vértices naturais. Nessa situação, a amostra do mineral será chamada também de cristal.

3 O fato de a definição de mineral destacar o termo cristalizado, para esses materiais, significa que eles tem um arranjo interno tridimensional. Os átomos de um mineral encontram-se distribuídos ordenadamente, formando uma rede tridimensional (o retículo cristalino), gerada pela repetição de uma unidade atômica ou iônica fundamental que já tem as propriedades físico-químicas do mineral completo. Esta unidade que se repete é a cela unitária, o tijolo que vai servir de base para a construção do retículo cristalino, onde cada átomo ocupa uma posição definida dentro da cela unitária.

4 Célula unitária: É a menor parte do cristal que contém as suas características, e que repetido tridimensionalmente forma um mineral. É o menor agrupamento de átomos representativo de uma determinada estrutura cristalina específica. Seu estudo na Geologia é fundamental na pesquisa de novos materiais que podem ser produzidos. Na metalurgia é fundamental para a produção de ligas metálicas que atendam uma determinada especificação.

6 Estrutura cristalina do NaCl

7 A forma e tamanho da célula unitária de cada cristal depende das dimensões, valência química e estado de ionização dos átomos ou moléculas que o compõem e das condições em que o cristal se formou. A mesma substância, sob condições de pressão e temperatura distintas, pode formar cristais com células unitárias totalmente diversas. Um exemplo clássico é o Carbono, o qual pode, dependendo das condições, cristalizar sob centenas de formas, indo desde o diamante à grafite.

8 A repetição sistemática das estruturas formadas por átomos, íons ou moléculas sustenta o conceito de SIMETRIA CRISTALOGRÁFICA. A CRISTALOGRAFIA estuda a origem, desenvolvimento e classificação dos cristais naturais os minerais que exibem formas externas geométricas e artificiais.

9 O estudo da simetria externa dos cristais é feito com o auxílio dos elementos abstratos de simetria (planos, eixos e centro) e as suas respectivas operações simétricas (reflexão, rotação e inversão).

10 Plano de simetria: a existência de um plano de simetria no cristal é visualizar uma superfície que o corta em duas metades iguais, simétricas.

11 O eixo de simetria é uma reta imaginária que passa pelo centro geométrico do cristal e ao redor da qual, num giro de 360 uma feição geométrica do cristal se repete certo número de vezes.

12 Centro de simetria é um ponto de simetria coincidente com o centro geométrico do cristal, em relação ao qual as feições geométricas do cristal se invertem.

13 O conjunto dos possíveis elementos de simetria (planos, eixos e centro) encontrados em um cristal é chamado de GRAU OU CLASSE DE SIMETRIA OU GRUPO PONTUAL. Existem, na natureza, apenas 32 graus de simetria, agrupados de acordo com a similaridade de seus elementos de simetria em SETE SISTEMAS CRISTALINOS, do mais simétrico ao menos simétrico : cúbico, tetragonal, trigonal, hexagonal, ortorrômbico, monoclínico e triclínico. Os sete sistemas cristalinos são usados para a classificação cristalográfica de todas as substâncias que apresentam estrutura cristalina.

15 Origem dos minerais Está condicionada a disponibilidade dos elementos químicos e às condições físicas (temperatura e pressão) reinantes no seu ambiente de formação. Um mineral pode se formar de diferentes maneiras: a partir de uma solução, de material em estado de fusão ou vapor.

16 O processo de cristalização tem início com a formação de um núcleo, um pequeno cristal que funciona como uma semente, ao qual o material vai aderindo, como o consequente crescimento do cristal. O estado cristalino pode ser conseguido pela passagem da matéria do estado físico amorfo para o cristalino, em ambiente geológico quente.

17 Exemplos: Cristalização de magma, material rochoso fundido. Condensação de materiais rochosos em estado de vapor, quando os cristais se formam diretamente do vapor, sem passar pelo estágio intermediário do estado líquido. A condensação de minerais na origem do sistema solar ou a formação de cristais de enxofre em atividades ígneas atuais são exemplos. A cristalização de substâncias a partir de soluções aquosas a baixas temperaturas (abaixo de 100 C) é um processo importante na formação das rochas sedimentares químicas.

18 Na passagem de matéria de um estado para outro estado cristalino, os materiais rochosos que já estão cristalizados podem, por modificações nas condições de pressão e/ou temperatura, tornar-se instáveis e se recristalizar em nova estrutura cristalina mais estável para as novas condições, sem que haja fusão do mineral inicial. Este processo ocorre em alguns minerais das rochas metamórficas.

19 Classificação sistemática de minerais Usam-se critérios que permitam agrupá-los em conjuntos com características similares. Geralmente, utiliza-se o critério químico baseado na natureza do radical aniônico do mineral. Por exemplo, no mineral Barita (BaSO4), o radical aniônico é o SO 4 2- e, portanto, a barita será classificada como sulfato. Sua vantagem é que os minerais com o mesmo radical aniônico possui propriedades físicas e morfológicas muito mais semelhantes entre si que minerais com o mesmo cátion e tendem a se formar por processos físico-químicos semelhantes e a ocorrer associados uns aos outros na natureza.

20 Elementos Nativos Sulfetos Sulfossais Óxidos Halóides Carbonatos Nitratos Boratos Sulfatos e cromatos Fosfatos, arseniatos e vanadatos Tungstatos e molibdatos Silicatos: onesossilicatos osorossilicatos ociclossilicatos oinossilicatos ofilossilicatos otectossilicatos ofeldspatos

22 Das várias classes minerais existentes, apenas uma, a dos silicatos, é responsável pela constituição de aproximadamente 97% em volume da crosta continental. Os minerais das demais classes, embora menos abundantes, também são importantes pelo seu interesse econômico e científico.

23 Os principais minerais Apresenta-se uma pequena coletânea dos principais minerais, dando destaque àqueles que formam rochas mais comuns sobre a crosta. Os mais frequentes constituintes das rochas (ígneas e metamórficas) são os feldspatos, grupo que perfaz ao redor de 60% da totalidade dos minerais. A seguir, os anfibólios e piroxênios, que perfazem 17%. O quartzo, 12%. As micas, 4%. Os demais ocorrem em quantidades subordinadas, na maioria dos casos.

24 Feldspatos Formam o grupo mais importante como constituintes das rochas. São translúcidos ou opacos e podem apresentar cristais mistos de três componentes: feldspato potássico, sódico e cálcico. Quanto ao sistema de cristalização e quanto à sua clivagem, distinguem-se: ortoclásio e plagioclásio. Macroscopicamente são de difícil distinção. Ocorre como componente principal nas rochas cristalinas, tanto em rochas claras, como escuras. Graças às suas direções de clivagem, os feldspatos se apresentam nas rochas ígneas com as superfícies brilhantes e planas, ao contrário do quartzo, que não possui clivagem. É também um mineral duro, que se deixa riscar pelo quartzo, mas que risca o vidro.

25 Piroxênios e anfibólios São minerais de aparência muito similar. São prismáticos ou granulares, de cor quase preta, com clivagem segundo 2 planos, que são entre si quase perpendiculares nos piroxênios e oblíquos nos anfibólios.

26 Quartzo Cor branca ou incolor, mas também em inúmeras outras variedades, como roxo, amarelo, vermelho, preto, etc. Brilho vítreo, transparente ou opaco. Dureza 7. Densidade 2,65, fratura concóide. Ocorre como diversas variedades, sob diferentes nomes. Cristal de rocha: incolor, transparente e bem cristalizado, usado na telecomunicação; trata-se de um mineral bastante comum no Brasil. Ocorre como mineral mais comum na superfície do globo terrestre, entre as rochas sedimentares, graças a sua alta resistência química e física. Nas rochas graníticas, o quartzo é um mineral de fácil reconhecimento, pois assemelha-se ao vidro quebrado. Como não tem clivagem, quebra-se com uma superfície irregular, abaulada.

27 Micas Trata-se de um grupo de minerais caracterizados por uma ótima clivagem laminar e boa elasticidade. Distinguem-se 2 variedades principais: muscovita e biotita.

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