Introdução à mineralogia

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1 UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAPÁ COLEGIADO DE LICENCIATURA EM QUÍMICA- PARFOR PROFESSORA ANA JÚLIA DE AQUINO Introdução à mineralogia Acadêmicos: Abenanias Furtado Vilhena Sonia Luiza Marques Valdiléia Lobato de Souza Material Didático Apostilas Fundamentos de Mineralogia Prof. José Affonso Brod Universidade de Brasília-Unb Instituto de Geociências 1

2 MINERALOGIA INTRODUÇÃO CONCEITO DE MINERAL CLASSIFICAÇÃO QUÍMICA DOS MINERAIS BIBLIOGRAFIA 2

3 MINERALOGIA É a ciência que estuda os minerais, o que são eles, como são formados e onde ocorrem. MINERAL Um mineral é um sólido, homogêneo, natural, Com uma composição química definida (não fixa) e Um arranjo atômico altamente ordenado e formado por processo orgânico. 3

4 SÓLIDO CORPO DEFINIÇOES: SUBSTÂNCIAS COMPOSTO QUÍMICO 4

5 Um mineral pode ser definido como: SÓLIDO GELO Hg líquido Nas calotas mineral A água não mineralóide 19/02/2018 Fundamentos de Mineralogia/ Prof. José Affonso Brod 5

6 HOMOGÊNEO NÃO PODE SER FISICAMENTE DIVIDIDO DEPENDE DA ESCALA DE OBSERVAÇÃO 6

7 UMA SUBSTANCIA NATURAL Exclui as geradas em laboratório Substancias sintéticas: ex: esmeraldas sintéticas COMPOSIÇÃO QUÍMICA DEFINIDA Pode ser expressa em formula. O quartzo SiO 2, a calcita: CaCO 3 ARRANJO ATÔMICO ORDENADO É a cristolografia do mineral triclínico,monoclìnico,ortorrombico tetragonal, hexagonal (trigonal) e isométrico. 19/02/2018 Fundamentos de Mineralogia/ Prof. José Affonso Brod 7

8 SISTEMA CRISTALINO 19/02/2018 Fundamentos de Mineralogia/ Prof. José Affonso Brod 8

9 Composição química dos minerais Todo mineral tem sua composição química definida. CaMg(CO 3 ) 2 = dolomita FeS 2 = pirita Cu 3 (CO 3 ) 2 (OH) 2 = azurita Cu 2 CO 3 = malaquita 9

10 Algumas análises laboratoriais para a determinação da composição de um mineral Análise por via úmida Fluorescência de raios-x ICP-MS Microssonda eletrônica Espectometria por absorção atômica 10

11 Representação quantitativa dos elementos de um mineral A análise química quantitativa é geralmente expressa em proporção relativa ao peso do mineral analisado Pose ser em Porcentagem (%) Para os componentes mais abundantes ou em PPM (partes por milhão) Componentes menos abundantes 11

12 A tabela abaixo ilustra um resultado de análise química quantitativa de um sulfeto % em peso Peso atômico Proporção atômica Razões atômicas Cu 34,30 63,54 0, Fe 30,59 55,85 0, S 34,82 32,07 1, Total 99,71 12

13 Na tabela anterior observa-se que no mineral analisado temos 1 átomo de Cu e 1 átomo de Fe para 2 átomos de S. Assim, a fórmula química do mineral pode ser expressa CuFeS Calcopirita um sulfeto de cobre e ferro de estrutura tetragonal e fórmula CuFeS calcopirita Estrutura cristalográfica: tetraedro Note que nesse mineral a proporção de Cu:Fe:S é 1:1:2. Porém a proporção dos metais para o não-metais é (Cu+Fe):S = 2:2 = 1:1 13

14 Alguns minerais admitem a substituição de quantidades de uma espécie química por outra Exemplo: Esfalerita (ZnS) Sulfato de Zinco Esfalerita 14

15 Substituições de cátions que ocorrem na Esfalerita ZnS Esfalerita pura (sulfato de zinco) (Zn,Fe)S (sulfato de Zn e Fe) Esfalerita contaminada com Fe, parte dos cátions de Zn foram substituídos por cátions de Fe (Zn,Fe,Cd,Mn)S Esfalerita contaminada com cátions de Cd, Fe e Mn 15

16 Resultado de análise química de uma amostra de Esfalerita rica em Ferro % em peso Peso atômico Proporção atômica Fe 18,25 55,85 0,327 Mn 2,66 54,94 0,048 Cd 0,28 112,41 0,002 Zn 44,67 65,38 0,683 S 33,57 32,07 1,047 Total 99,43 16

17 De acordo com a tabela anterior temos: Total de cátions: ( Fe+Mn+Cd+Zn ) = 1,060 Total de ânions: ( S ) = 1,047 Note que a proporção de cátions (Fe+Mn+Cd+Zn) para o S (enxofre) é quase 1:1 como na Esfalerita pura ZnS Como trata-se de uma solução sólida a Fórmula do mineral pode ser escrita da seguinte maneira (Fe,Zn,Cd,Mn)S 17

18 Fazendo uma Análise Química Quantitativa podemos determinar a Fórmula exata do mineral (Zn, Fe, Mn, Cd, )S Os índices (64,4; 30,8; 4,5; 0,2) expressam as percentagens de ZnS, FeS, MnS, e CdS respectivamente na fórmula do mineral analisado. Estes foram determinados de seguinte forma: çã ô á x 100! á" 18

19 Os elementos mais abundantes nos minerais são chamados do óxidos, porque contém grandes quantidades de Oxigênio em sua composição. Exemplo: CaO, MnO, SiO2 Aragonita Ca[CO 3 ] Quartzo (SiO 2 ) 19

20 Elementos Nativos: são minerais que possuem somente um elemento químico. Ex: Ouro Fórmula química: Au 20

21 Classificação Química Sulfetos: minerais que possuem radical S (Enxofre). Ex: Pirita (Dissulfeto de Ferro) Fórmula Química (FeS 2 ) Cristalografia: Isométrico Classe: Piritoédrica 21

22 Sulfossais: minerais que possuem radical Pb, Cu ou Ag. Combinados com S, As, Bi. Ex: Enargita Fórmula Química Cu 3 AsS 4 Cristalografia: Ortorrônico Classe: Bipiramidal rômbica 22

23 Óxidos: combinações de um metal com oxigênio. Ex: Cuprita Fórmula Química CuO 2 Cristalografia: Isométrico Classe: Hexaoctaédrica 23

24 Hidroáxidos: presença de água ou hidroxila: Ex: magetita Fórmula Química:Fe3O4 Cristalografia: Isométrico Classe - Hexaoctaédrica 24

25 Halóides: Cloretos, fluoretos, brometos e iodetos. Ex: fluorita Fórmula Química CaF 2 Cristalografia: Isométrica Classe: Hexactohedral 25

26 Carbonatos: minerais com radical Co 3. Ex: Calcita Fórmula Química CaCo 3 Cristalografia Hexagonal Escalenoédrica 26

27 Nitratos: minerais com o radical NO 3 Ex: nitrato de Sódio Fórmula Química NaNO 3 27

28 Boratos: minerais com radical Bo 3 Ex: Boracita Fórmula Química Mg 3 B 7 O 13 Cl Cristalografia Monoclínico Classe: Piramidal Rômbica 28

29 Tungstatos: minerais com o radical Wo 4 Ex: Scheelita Fórmula Química CaWO 4 Cristalografia: Tetragonal Classe: Bipiramidal tetragonal 29

30 Fosfatos: minerais com radical Po 4 Ex: Apatitas Fórmula Química Ca 5 (PO 4 ) 3 (F, OH, Cl) Cristalografia Hexagonal Classe: Bipiramidal Hexagonal 30

31 Sulfatos: minerais com radical So 4 Ex: Barita Fórmula Química BaSO 4 Cristalografia:Ortorrômbico Classe: Bipiramidal rômbica 31

32 Silicatos: minerais com o radical SiO 4 Ex: Quartzo Fórmula Química SiO 2 Cristalografia:Trigonal Classe: Trapezoédrica 32

33 Referências BROD, J. A.:Fundamentos de Mineralogia. Universidade de Brasília-Unb.Instituto de Geociências Aragonite_2_Enguidanos.jpgdata:image/jpeg;