MINERALOGIA Prof: Marcel Sena Campos
Na Idade da Pedra as pinturas rupestres em grutas eram feitas com pigmentos de hematita vermelha e óxido de manganês negro.
História As duas últimas Guerras Mundiais aceleraram a necessidade de emprego de minerais como fontes de extracção de matérias primas essenciais para as indústria bélicas. Calcula-se que, a partir de 1900, se teriam extraído da Terra mais minerais do que em todo o período anterior da História da Humanidade. Além da necessidade de emprego de substâncias já conhecidas têm vindo a ser descobertas novas aplicações industriais para muitos minerais, antigamente supostos de menor interesse.
DEFINIÇÕES MINERAIS Trata-se de todo elemento ou composto químico que possui uma composição química definida e é formado naturalmente por processos geológicos sem nenhuma influência orgânica. CRISTAL Todo mineral que possui uma forma geométrica definida pode ser caracterizado como cristal. A forma geométrica adquirida está totalmente relacionada com a organização atômica dos elementos que formam o mineral. Minério: Material rochoso ou mineral que tem valor comercial, passa a ser um minério. É um conceito comercial. Mineralóide: Mineral que não tem arranjo cristalino.
CONCEITO DE MINERAL Faces planas refletem o arranjo atômico ordenado da estrutura interna; Conceito de estrutura cristalina surgiu em bases experimentais com a difração de raios X; Cristal de quartzo Vidros, líquidos e gases não são minerais; Petróleo e carvão não são minerais;
ORIGEM Os minerais podem ser classificados de acordo com sua origem, sendo: Minerais magmáticos são aqueles que resultam da cristalização do magma e constituem as rochas ígneas ou magmáticas. Os magmas podem ser considerados soluções químicas em temperaturas muito elevadas, que originam fases cristalinas de acordo com as leis das soluções, sendo extremamente rara a cristalização de um magma gerar apenas uma fase cristalina; o normal é a presença de vários minerais com composições e propriedades diferentes. Diamante
DEFINIÇÕES Quanto ao termo cristalizado, refere-se ao arranjo interno tridimensional para os minerais. Os átomos constituintes de um mineral encontram-se distribuídos ordenadamente, formando uma rede tridimensional, denominada de retículo cristalino. A unidade que se repete é denominada de cela unitária, que serve de base para a construção do retículo cristalino. Madureira et al.(2000)
ORIGEM De um modo geral, a formação dos minerais nos magmas com o resfriamento e mudanças no ambiente de pressão litostática ou de fluídos, entre outros fatores, é controlada especialmente pela concentração dos elementos e solubilidade dos constituintes na solução magmática. Quanto mais rápido for o processo de cristalização, menores serão as fases cristalinas e maior o volume de material não cristalino (obsidianas ou vidros vulcânicos), podendo chegar a resultar apenas vidro; por outro lado quanto mais lenta a cristalização maiores serão os constituintes, gerando os pegmatitos.
ORIGEM Minerais metamórficos originamse principalmente pela ação da temperatura, pressão litostática e pressão das fases voláteis sobre rochas magmáticas, sedimentares e também sobre outras rochas metamórficas. Granada
ORIGEM Minerais sublimados são aqueles formados diretamente da cristalização de um vapor, como também da interação entre vapores e destes com as rochas dos condutos por onde passam. Enxofre
ORIGEM Minerais Pneumatolíticos são formados pela reação dos constituintes voláteis oriundos da cristalização magmática, desgaseificação do interior terrestre ou de reações metamórficas sobre as rochas adjacentes. Turmalina
CLASSIFICAÇÃO QUÍMICA Elementos Nativos Ouro (Au) Sulfetos Galena (PbS)
CLASSIFICAÇÃO QUÍMICA Óxidos Hematita (Fe2O3) Halóides Fluorita (CaF2)
CLASSIFICAÇÃO QUÍMICA Nitratos Salitre (KNO3) Boratos Bórax Na 2 B 4 O 5 (OH) 4.8(H 2 O)
CLASSIFICAÇÃO QUÍMICA Carbonatos Malaquita (CuCO3) Sulfatos Barita (BaSO4)
CLASSIFICAÇÃO QUÍMICA Volframatos e Molibdatos Scheelita (CaWO4) Fosfatos Apatita (Ca 5 (PO 4 ) 3 (F,OH,Cl))
CLASSIFICAÇÃO QUÍMICA Quartzo (SiO2) Silicatos Feldspato Microclínio(KAlSi 3 O 8 )
PROPRIEDADES Para a identificação dos minerais através de suas propriedades físicas e morfológicas, que são decorrentes de suas composições químicas e de suas estruturas cristalinas, utilizamos características como: hábito, transparência, brilho, cor, traço, dureza, fratura, clivagem, densidade relativa, geminação e propriedades elétricas e magnéticas.
Sistemas cristalinos
IDENTIFICAÇÃO Hábito Forma geométrica externa, habitual, exibida pelos cristais dos minerais, que reflete a sua estrutura cristalina. Limonita hábito cúbico Quartzo hábito prismático
Equidimensional: as formas assumidas pelos cristais tendem a apresentar dimensões iguais nas 3 direções espaciais. Incluem-se aqui as formas cúbicas, piramidais, romboédricas, octaédricas, etc..; Prismático: uma das dimensões predomina sobre as outras duas, resultando formas alongadas; Acicular: o predomínio exagerado de uma das dimensões confere a forma agulha (prisma muito alongado) aos cristais Tabular: duas das dimensões predominam sobre uma terceira, configurando formas achatadas; Placóides: o mineral se apresenta em folhas ou placas. Distingue-se em hábito cristalino (cada indivíduo cristalino se apresenta) e hábito dos agregados cristalinos (formado por muitos indivíduos da mesma espécie, e nos quais, frequentemente, não se consegue a observação de cada indivíduo isoladamente); Compacto (maciço): massas homogêneas nas quais não se conseguem observar os indivíduos;
IDENTIFICAÇÃO Transparência Os minerais que não absorvem ou absorvem pouco a luz são ditos transparentes. Os que absorvem a luz consideravelmente são translúcidos e dificultam que imagens sejam reconhecidas através deles. Obviamente, estas características dependem da espessura do mineral: a maioria dos minerais translúcidos torna-se transparente quando em lâminas muito finas. Existem, contudo, os elementos nativos metálicos, óxidos e sulfetos que absorvem totalmente a luz, independentemente da espessura. São os minerais opacos. Quartzo - Transparente Obsidiana - Translucida Granada - Opaca
IDENTIFICAÇÃO Brilho Trata-se da quantidade de luz refletida pela superfície de um mineral. Os minerais que refletem mais de 75% da luz exibem brilho metálico. Metálico: aparência brilhante de metal; Submetálico: um brilho metálico mais ou menos intenso; Não metálico: vítreo, sedoso, gorduroso, resinoso, etc...
IDENTIFICAÇÃO Galena com brilho metálico Topázio com brilho vítreo
IDENTIFICAÇÃO Cor A cor exibida por um mineral é o resultado da absorção seletiva da luz. O fato de o mineral absorver mais um determinado comprimento de onda do que os outros faz com que os comprimentos de onda restantes se componham numa cor diferente da luz branca que chegou ao mineral. Os principais fatores que colaboram para a absorção seletiva são a presença de elementos químicos de transição como Fe, Cu, Ni, V e Cr.
Idiocromáticos: apresentam cor própria, constante, inerente à composição química; Alocromáticos: quando puros são incolores e assumem diversas cores em função da presença de impurezas, variações na composição química ou imperfeições no retículo cristalino.
IDENTIFICAÇÃO Vanadinita Pb 5 (VO 4 ) 3 Cl Granada - Fe 3 Al 2 (Si 3 O 12 ) Azurita Cu 3 (CO 3 ) 2 (OH) 2
IDENTIFICAÇÃO Traço Trata-se da cor do pó do mineral, sendo obtida riscando o mineral contra uma placa ou uma fragmento de porcelana de cor branca.
IDENTIFICAÇÃO Dureza É a resistência que o mineral apresenta ao ser riscado. Para a classificação utiliza-se a escala de Mohs, que utiliza como parâmetros a dureza de minerais comuns, variando de 1 até 10.
IDENTIFICAÇÃO Fratura tendência de quebrar-se ao longo de superfícies irregulares, sem uma direção determinada. Quartzo com fratura conchoidal
IDENTIFICAÇÃO Clivagem é a tendência dos minerais quebrarem segundo segmentos paralelos aos planos atômicos. Podem ser perfeitas (micas) ou menos proeminentes (berilo). Romboédrica - Calcita
IDENTIFICAÇÃO Octaédrica - Fluorita Cúbica - Galena
IDENTIFICAÇÃO Densidade relativa A densidade depende da dureza das partículas (átomos ou iões) que constituem o mineral e do tipo de arranjo dessas partículas. Um dos métodos possíveis para avaliar a densidade consiste em determinar: O peso do mineral no ar P; O peso do mineral mergulhado na água P. A diferença P - P dá o valor da impulsão (I), ou seja, o valor do peso de um volume de água igual ao volume do mineral mergulhado. A densidade relativa é calculada através da seguinte fórmula: Na maioria dos minerais, a densidade relativa varia entre 2,5 e 3,3. Alguns minerais que contém elementos de alto peso atômico (Ba, Sn, Pb, Sr, etc. ) apresentam uma densidade superior a 4.
IDENTIFICAÇÃO Densidade relativa > 4 = minerais pesados (anatásio, rutilo, magnetita, diamante, monazita, granada, etc) Anatásio Granada Monazita Cassiteria (SnO2) densidade relativa: 6,8 7,1
IDENTIFICAÇÃO Propriedades elétricas Muitos minerais são bons condutores de eletricidade, como é o caso dos elementos nativos (Cu, Au, Ag, etc.) e outros, são classificados como semicondutores (sulfetos). Alguns minerais são classificados como magnéticos, como é o caso da magnetita e a pirrotita, pois geram um campo magnético em sua volta com intensidade variável. Magnetita (Fe 3 O 4 )
IDENTIFICAÇÃO Polimorfismo Propriedade de minerais que possuem a mesma composição química mas estruturas cristalinas diferentes. Ex: Diamante e Grafite Estes dois minerais são compostos de C (carbono elementar), no entanto, em virtude de organização cristalina diferentes, apresentam propriedades químicas e físicas totalmente diferentes. Enquanto o diamante é o mais duro dos minerais, a grafite é extremamente macia, a ponto de deixar um traço sobre uma folha de papel. Apesar de formas cristalinas distintas, apresentam as mesmas composições químicas, carbono puro. Isomorfismo Propriedade apresentada por minerais que possuem a mesma, ou quase a mesma, estrutura cristalina mas composições químicas levemente diferentes. Ex: Plagioclásios Ca Feldespato - Na Feldspato
Mineralóide Elementos ou compostos químicos semelhantes a minerais, mas que não atendem a todas as condições para serem considerados como tais. P.ex.: vidro vulcânico (amorfo, i.e., sem arranjo atômico tridimensional ordenado), carvão (orgânico) e outros compostos de origem orgânica. Obsidiana Carvão
MINERALOGIA Minerais formadores de rocha: Silicatos: feldspatos; mica; quartzo; serpentina; dorita e talco; (97% do volume da crosta) Óxidos: hematita; magnetita; limonita; Carbonatos: Calcita e dolomita; Sulfatos: gesso e anidrita.
MINERAIS MAIS COMUNS DA CROSTA CONTINENTAL Plagioclásio Feldspato Quartzo Piroxênio Mica Anfibólio
MINERIAS DELETÉRIOS Minerais deletérios são aqueles que quando presentes no agregado não ficam inertes no ambiente em que foi empregado, seja no concreto, na argamassa, nos pavimentos betuminosos, etc mas reagem com determinadas substâncias presentes no material ao seu redor produzindo outras fases minerais que podem alterar as propriedades físicas e mecânicas do material como um todo. Ex: Sulfetos (pirita, marcassia) No concreto podem reagir e gerar expenses e manchas por oxidação, ou ate mesmo atacar as armaduras do concreto. Zeólitas pode, provocar fenômenos hidroliticos acelerando a alteração do agregado. Substancias vítreas que são muito sensíveis a variação térmicas Argilominerais expansivos como os do grupo da esmectitas
ASBESTOS
ATIVIDADE INTERNA 03 1) Defina Mineral, Mineralóide, Cristal e Minério. 2) Quais as classes químicas minerais existentes? 3) Quais propriedades utilizadas para identificar os minerais? 4) Qual fator que influencia na dureza dos minerais? 5) Diferencie Polimorfismos e Isomorfismo 6) Quais os principais minerais formadores de rocha? 7) O que são minerais deletérios? 8) Cite minerais podem causar problemas na engenharia civil?