CAPÍTULO 2 MINERAIS 1) CONCEITO

CAPÍTULO 2 MINERAIS 1) CONCEITO Os minerais são os elementos constituintes das rochas, logo o conhecimento dos minerais implica no conhecimento das rochas. Mineral é toda substância formada por processos inorgânicos da natureza e que possui composição química definida. Esta composição química possui geralmente uma estrutura interna tridimensional (cristalina). Existem autores que consideram o petróleo e o âmbar como minerais, apesar de serem substâncias orgânicas. Dois minerais não possuem matéria cristalina sólida: a água e o mercúrio, que se apresentam no estado líquido. O mercúrio passa para o estado sólido a 39 o C. Portanto, a característica essencial do mineral é a sua ocorrência natural. Mineralogia é a ciência que estuda as propriedades, composição, maneira de ocorrência e gênese dos minerais. 2) PROPRIEDADES DOS MINERAIS As propriedades que mais interessam no estudo de um mineral são os seguintes: a) Propriedades Físicas: Dureza, traço, clivagem, fratura, tenacidade, flexibilidade, peso específico, propriedades ópticas (brilho, cor, microscopia); b) Propriedades Morfológicas: hábito (noções resumidas). Simetria, associação de minerais e goniometria não serão estudadas; c) Propriedades Químicas: Ensaios por via seca e ensaios por via úmida (não serão estudadas); d) Propriedades Elétricas, Magnéticas e Radioativas: Piezoeletricidade, Piroeletricidade, Magnetismo e Radioatividade. 1

a) Propriedades Físicas a.1) Dureza: É a resistência ao risco. Essa propriedade ajuda no reconhecimento rápido dos minerais. Os diferentes graus de dureza dependem da resistência das suas ligações químicas. A dureza relativa é dada pela escala empírica de Mohs. Tabela de Mohs Mineral Dureza Talco 1 Gipsita 2 Calcita 3 Fluorita 4 Apatita 5 Ortoclásio 6 Quatzo 7 Topázio 8 Coríndon 9 Diamante 10 Os minerais 1 e 2 são riscáveis pela unha, os 3, 4 e 5 são pelo canivete e pelo vidro e os 6, 7, 8, 9 e 10 não são riscáveis pelo canivete e riscam o vidro. Em aulas práticas, podem-se usar as seguintes durezas: unha (2,5), moeda (3,0), canivete (5,0), vidro (5,5), lima (6,5) e porcelana (6,5 7,0). Os minerais de maior dureza riscam os de menor. Assim, por exemplo, a Fluorita, de dureza 4, risca todos os de dureza inferior e é riscada pelos subseqüentes da escala, ou seja, por todos os outros minerais de dureza superior a 4. Não existe proporção de grau de dureza na escala de Mohs; por exemplo, o Topázio não é 8 vezes mais duro do que o Talco, nem a Fluorita é o dobro da Gipsita. Isto só é conseguido com métodos mais precisos, onde uma ponta de 2

aço ou diamante com peso constante desliza sobre os minerais a serem estudados. A profundidade do sulco é medida e, então, é possível obter-se uma escala de proporcionalidade. A dureza de um mineral depende de: i) sua composição química: - Compostos de metais pesados como prata, cobre, ouro e chumbo são moles; - Sulfetos e óxidos de ferro, níquel e cobalto são duros; - Óxidos e silicatos, especialmente os que contém alumínio são duros. ii) sua estrutura cristalina: Exemplo: diamante e grafita são formados por Carbono. Devido à sua estrutura cristalina, o diamante tem dureza 10 e a grafita de 1 a 2. a.2) Traço: É a propriedade de o mineral deixar um risco de pó, quando friccionado contra uma superfície não polida de porcelana branca. Para que isso aconteça, é necessário que o mineral tenha dureza inferior à porcelana. Os de maior dureza causam um sulco na porcelana e dizemos que têm traço incolor. O traço nem sempre apresenta a mesma cor que o mineral. Por exemplo, a hematita Fe 2 O 3 é um mineral preto e cinzento e produz um traço vermelho-sangue; a pirita FeS 2 é de cor amarelo-latão e fornece traço preto-esverdeado ou pretocastanho. a.3) Clivagem: É a propriedade de os minerais se partirem em determinados planos, ou já apresentar esses planos, de acordo com suas direções de fraqueza. A clivagem pode ser chamada: i) proeminente: quando o mineral apresenta um plano muito evidente ou quase perfeito, como acontece com a mica que se cliva em folhas paralelas, ou a calcita que se parte em forma de romboedro (em planos bem lisos); ii) perfeita: quando o plano apresenta certo caráter de aspereza, como acontece com os feldspatos; 3

iii) distinta: quando os planos de clivagem apresentam um pequeno grau de escalonamento, como por exemplo, a fluorita; iv) indistinta: exemplo: apatita. a.4) Fraturas: Quando os minerais não se partem em planos, mas segundo uma superfície irregular. As mais comuns são: i) conchoidal: em concavidades mais ou menos profundas. Exemplo: quartzo; ii) igual ou plana: quando a superfície, embora apresentando pequenas elevações e depressões, aproxima-se de um plano; iii) desigual ou irregular: com superfície irregular. a.5) Tenacidade: É a resistência ao choque de um martelo, ou ao corte de uma lâmina de aço e, de acordo com eles, os minerais são chamados de: i) quebradiços ou friáveis: reduzem a pó, quando submetidos a pressão. Exemplo: calcita; ii) sécteis: podem ser cortados por uma lâmina. Exemplo: gipsita iii) maleáveis: redutíveis a lâminas pelo martelo. Exemplo: ouro. a.6) Flexibilidade: É uma deformação que pode ser: i) elástica: se cessar, quando o esforço for retirado. Exemplo: mica; ii) plástica: se permanecer, após a retirada do esforço. Exemplo: talco. a.7) Peso Específico: É o número que expressa a relação entre o peso do mineral e o peso de igual volume de água destilada a 4 o C. Se um mineral possui peso específico 3, significa que um certo volume desse mineral pesa 3 vezes o que pesaria o mesmo volume de água. O peso específico depende de dois fatores: i) natureza dos átomos: os elementos de peso atômico mais elevado formam minerais de maior peso específico. Exemplos: CaCO 3 calcita: 2,9; BaCO 3 barita: 4,3; PbCO 3 cerusita: 6,5. 4

ii) estrutura atômica: o diamante e a grafita, ambos formados pelo elemento carbono, possuem estruturas diferentes. O diamante tem estrutura mais compacta, com elevada densidade de átomos por unidade de volume. Seu peso específico é 3,5. A grafita tem menor densidade de átomos por unidade de volume, seu peso específico é 2,2. b) Propriedades Óticas: b.1) Brilho: É o aspecto da reflexão da luz na superfície do mineral. O brilho dos minerais pode ser de dois tipos: metálico e não metálico. Minerais metálicos são de aspecto brilhante, semelhante ao brilho dos metais polidos. Esses minerais geralmente são escuros e opacos: Exemplo: galena, pirita. Os minerais de brilho não metálicos são geralmente claros e quando em lâminas delgadas são transparentes. Ainda há outros tipos de brilho: brilho vítreo: produz reflexões como o vidro. Exemplo: quartzo; brilho resinoso: possui aspecto de resina. Exemplo: blenda; brilho graxo: o mineral parece estar coberto por uma camada de óleo. Exemplo: gipsita, malaquita; brilho adamantino: possui reflexos fortes e brilhantes, como o diamante. Exemplo: cerusita; brilho perláceo: mostra aspecto de pérolas. brilho sedoso: possui aspecto de seda. Resulta de agregados paralelos de fibras finas. Exemplo: gipsita.. b.2) Cor: A cor num mineral deve ser sempre observada em superfície ou fratura recente, pois a superfície exposta ao ar se transforma, formando películas de alteração. Em muitos minerais a cor é uma propriedade útil para o reconhecimento. Os de brilho metálico geralmente apresentam cor constante e bem definida. As alterações superficiais por decomposição alteram a cor. Assim, por exemplo, os minerais ferruginosos podem apresentar uma película amarela de oxidação. As substâncias moleculares também mudam de cor. A blenda (ZnS) 5

pode ter o Zn progressivamente substituído por Fé, passando da cor cinza para preta. As micas podem ser incolores, pretas, brancas, esverdeadas; o quartzo pode ser incolor, violeta, branco, enfumaçado, amarelo; os feldspatos podem ser cinza, róseos, brancos. A cor do mineral pode ser diferente do traço: Mineral Cor Traço Ouro amarelo amarelo Pirita amarelo cinza esverdeado Magnetita cinza escuro preto Hematita escura avermelhado Limonita escura amarelo c) Propriedades Morfológicas: c.1) Hábito: É a maneira mais freqüente como um cristal ou mineral se apresenta. Todos os minerais estão enquadrados em 7 sistemas cristalinos. Os hábitos mais comuns são: Topázio: prismas rômbicos, alongados; Quartzo: prismático, terminado por faces de romboedro; Granadas: granular; Turmalina: prismático trigonal estriado; Feldspatos: prismas monocilíndricos ou triclínicos; Pirita: cúbico; Fluorita: cúbico, octaédrico; Magnetita, octaédrico Calcita e Dolomita: romboédricos; Blenda: tetraédrico; Micas: placas tabulares; Galena: cúbico ou octaédrico; Gipsita: prismático fibroso. 6

d) Propriedades Químicas: A composição dos minerais é de importância fundamental, pois suas propriedades químicas e demais propriedades são, em grande parte, funções dela. Todavia, essas propriedades dependem não somente da composição química, mas da geometria (ou arranjo atômico) e da natureza das forças elétricas que agrupam os átomos. De acordo com o esquema de classificação de Dana (1912), os minerais são divididos em classes, dependendo do grupo de ânions predominantes. Assim, os minerais que possuem o mesmo grupo aniônico em sua composição possuem uma inconfundível série de semelhanças muito mais acentuadas e mais marcantes que aqueles reunidos em grupos catiônicos. Deste modo, um carbonato de ferro (Siderita) guarda uma semelhança muito maior com os demais carbonatos do que, digamos, com um sulfeto de ferro (Pirita). Alguns minerais são constituídos apenas por um único elemento químico (Au, Pt, S, Ag, diamante e grafite). Como existem na natureza livres de qualquer combinação, são denominados de elementos nativos. Outros minerais são compostos químicos minerais, as vezes bastante complexos, podendo ser agrupados nas classes dos Sulfetos, Óxidos, Halogenados, Carbonatos, Sulfatos, Silicatos, etc. e) Propriedades Elétricas, Magnéticas e Radioativas: e.1) Piezoeletricidade: O cristal possui piezoeletricidade se uma carga elétrica é desenvolvida na superfície de um cristal, em conseqüência de pressões exercidas nas extremidades de seu eixo cristalográfico. Ex: o quartzo é o mineral piezoelétrico mais importante. Por isso é bastante usado na indústria eletrônica. e.2) Piroeletricidade: O desenvolvimento simultâneo de cargas elétricas, negativas e positivas, nas extremidades opostas de um cristal, sob determinadas condições de mudança de temperatura. Exemplo: Turmalina. 7

e.3) Magnetismo: São minerais em que em seu estado natural são atraídos pelo imã. Pouquíssimos minerais são magnéticos naturalmente. Exemplos: Magnetita (Fe 3 O 4 ) e a Pirrotita (FeS). e.4) Radioatividade: São vários os minerais radioativos, isto é, que emitem energia ou partículas que impressionam uma chapa fotográfica. Os elementos mais redioativos são o Rádio, Urânio e o Tório. Dentre os minerais radioativos temos Monazita, Pirocloro e Uraninita. 3) DESCRIÇÃO DOS MINERAIS MAIS COMUNS DE ROCHAS a) Classe dos Carbonatos: Calcita - CaCO 3 : Dureza (D) = 3,0 Densidade (d) = 2,71 Dolomita - CaMg(CO 3 ) 2 : D = 3,5 4,0 d = 2,87 b) Classe dos Sulfatos: Anidrita - CaSO 3 : D = 3,0-3,5 d = 2,89 Gipsita CaSO 4.2H 2 O: D = 2,0 d = 2,30 c) Classe dos Sulfetos: Pirita FeS 2 : D = 6,0-6,5 d = 5,02 Galena PbS: D = 2,5 d = 7,40 7,60 d) Classe dos Óxidos: Hematita Fe 2 O 3 : D = 5,0-6,5 d = 5,26 Limonita FeO(OH).nH 2 O: D = 5,0 5,5 d = 3,60-4,00 Magnetita Fe 3 O 4 : D = 6,0 d = 5,2 e) Classe dos Silicatos: Quartzo SiO 2 : D = 7,0 d = 2,65 Feldspatos KAlSi 3 O 8 ortoclásio: D = 6,0 d = 2,57 NaAlSi 3 O 8 albita: D = 6,0 6,5 d = 2,6 2,7 CaAl 2 Si 2 O 8 anortita: D = 6,0 6,5 d = 2,6 2,7 Micas KAl 2 (AlSi 3 O 10 ) (OH) 2 muscovita: D = 2,0 2,5 d = 2,76 3,1 K(Mg,Fe) 3 (AlSi 3 O 10 ) (OH) 2 biotita: D = 2,5 3,0 d = 2,8 3,0 8