Metodologia no Estudo dos Minerais

Prof Karine P. Naidek

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICASDEPARTAMENTO DE QUÍMICA - DQMC

Definição de “Mineral”

Edward Salisbury Dana (1932):

“Compostos ou elementos químicos, inorgânicos,

sólidos, com composição química definida e

estrutura atômica bem determinada, de

ocorrência natural.”

Definição de “Mineral”

• Homogêneo

• Ocorrência natural

• Inorgânico

• Sólido

• Composição química definida

• Estrutura cristalina bem determinada

• Arranjo atômico ordenado

• Mineral é uma fase cristalina natural.

Homogêneo

• Minerais são homogêneos na escala atômica.

• Não podem ser divididos em componentes

mais simples.

Nota: as rochas podem!

Ocorrência Natural

Formados por processos naturais e não em Laboratórios.

Inorgânico

O mineral deve ser produzido por processos inorgânicos; não vivos.

Sólido

Exceto o mercúrio (Hg) a temperatura ambiente.

Composição química definida

• Definida, mas não fixa (ligeiramente variável).

• Um elemento ou composto.

• Minerais têm fórmulas químicas determinadaspor estruturas atômicas.

• A simetria requer que os átomos ocorram emnúmero simples ou em proporções denúmeros inteiros.

Composição química definida

Para alguns minerais a substituição atômica deelementos similares são possíveis.

• Minerais são expressos por fórmulasespecíficas.

Composição química definida

Ordenação Atômica

Os minerais são cristais (sólidos cristalinos).

Estrutura cristalina, isto é átomos com padrõesrepetitivos e estruturas internas distintas.

Sólidos geométricos com superfícies lisas (facesde cristal).

Ordenação Atômica

Sólidos naturais – não minerais

Granito, basalto, calcário

- (Rochas, composto de minerais).

Carvão, madeira

- (Orgânicos, não-cristalinos).

Opala, obsidiana, pedra-pomes

- (Vidro, não cristalinos).

Classificação e Nomenclatura

• Teophrastus (372 – 287 A.C) - Classificação baseada na suautilidade: minérios, pedras preciosas e pigmentos.Propriedades físicas como densidade, brilho, fusibilidade edureza.

• Idade Média, Agricola e Avicena aprofundaram aclassificação de minerais conforme suas propriedadesfísicas.

• Nestes termos, as pedras eram reconhecidas pela cor,tenacidade, densidade, etc. Pedras vermelhas, porexemplo, eram genericamente denominadas carbúnculos.

Classificação e Nomenclatura

• Século XVIII, análises químicas feitas pelo sueco AxelCronstedt a classificação química passou a seradotada.

• Entre outras descobertas, verificou-se, por exemplo,que o rubi e a safira, eram o mesmo mineral (ocoríndon) e que suas composições químicas eramiguais em mais de 99% (Al2O3).

Nomenclatura Minerais

Albita, NaAlSi3O8, do latimalbus (white), em alusão asua cor.

Rodocrosita, MnCO3, dogrego rhodon (rosa), emalusão a sua coloraçãorosa.

Cromita, FeCr2O4, devido apresença de crômio

Nomenclatura Minerais

Magnetita, Fe3O4, devidoas suas propriedadesmagnéticas.

Pirita, FeS2, do grego pyros(fogo) presença de faíscasquando atritada comoutros minerais.

Franklinita, ZnFe2O4,localidade de Franklin,New Jersey, mineral dezinco.

Nomenclatura Minerais

Sillimanita, Al2SiO5, homenagem ao professorBenjamin Silliman da Yale University (1779-1864).

Staurolita, Fe3-4Al18Si8O48H2-4, do grego stauros(cruz) devido a sua típica geminação cruzada.

Mineralogia Macroscópica Determinativa

Métodos De Identificação De Minerais

Hábitos Cristalinos

Propriedades Físicas, Mecânicas, Ópticas

Propriedades Químicas

Densidade

A composição química e o arranjo estrutural das partículasconstituintes dos minerais são próprias de cada mineral.

A determinação destas características requer o uso deequipamento de laboratório, por vezes sofisticado, nemsempre acessível à maioria das pessoas.

Pode fazer-se a identificação de minerais recorrendo adeterminadas propriedades físicas ou químicas que, de algummodo, refletem a sua composição e estrutura, fazendoensaios simples que não implicam em equipamentocomplexo.

É possível fazer a observação de algumas dessas propriedadesno campo, enquanto que outras devem ser realizadas emlaboratório.

Para identificar um mineral podem utilizar-se asseguintes técnicas:

• Análise dos caracteres físicos macroscópicos;

• Estudo das propriedades ópticas com omicroscópio petrográfico;

• Estudos por raios X;

• Ensaios químicos para determinar a suacomposição.

Mineralogia Física

Identificação de Minerais

• Propriedades baseadas na interação com a luz(brilho, cor, traço, jogo de cores, Chatoyance easterismo, luminescência)

• Propriedades mecânicas (clivagem, partição, fratura,dureza, tenacidade)

• Propriedades relacionadas a massa (massa especificae densidade relativa, densidade relativa media)

• Magnetismo e radioatividade

• Propriedades elétricas (piezoeletricidade,piroeletricidade)

Hábito Mineral

HÁBITOHábito é a aparência externa geral de um determinado mineral

(forma de ocorrência do cristal).

FORMAForma em cristalografia significa um conjunto de faces do cristal,

com relações de simetria bem estabelecidas.

Normalmente o termo forma é usado como sinônimo de hábito.

Hábito Mineral

Uma mesma espécie mineral pode ter diferentes hábitos

ediferentes espécies possuírem o mesmo hábito.

ISTO DEPENDE DO AMBIENTE DE FORMAÇÃO, ORIGEM , ESPAÇO, ETC.

Hábito Mineral

Dificilmente os minerais desenvolvem formasgeométricas perfeitas.

Normalmente acontece o crescimento desproporcionaldas faces, originando uma grande variedade de formas,raramente mostrando uma simetria ideal.

Os minerais se encontram na natureza, na maioria doscasos, em forma de grãos irregulares, sem facescristalinas, porém com estrutura cristalina interna.

Hábito Mineral

Os minerais raramente ocorrem de forma isolada, normalmenteocorrem intercrescidos com os da mesma espécie.

Se dois ou mais cristais da mesma espécie estão intercrescidos deforma regular, seguindo uma lei definida, chamamos de cristaisgeminados.

Caso contrário chama-se o conjunto de cristais agregados.

Então o hábito de um mineral pode ser analisado quando:

1- Ocorre de forma isolada;

2- Ocorre como agregado.

Hábito Mineral

Quanto à presença de faces cristalinas, tem-se:

• Minerais euedrais: são aqueles limitados inteiramente por facescristalinas (ou retas),

• Minerais subedrais: são aqueles limitados parcialmente por facescristalinas (retas),

• Minerais anedrais: são aqueles que não apresentamfaces cristalinas (retas), conforme representado na figura abaixo.

Hábito Mineral

Quanta as formas mais comuns de cristais individuais

• Prismático (ou Colunar): Os cristais do mineral são frequentementeconstituída por prismas. (quartzo)

• Colunar: Prismas alongados, com uma direção.(berilo)

• Acicular: Muito alongados e finos, sua forma lembra agulhas.(rutilo)

• Fibroso: Prismas extremamente delgados. (Tremolita)

• Filiforme ou Capilar: Como fios de cabelo, extremamente fino.(Natrulita)

• Tabular: Espalmado, em forma de tablete, achatado. (Mica)

• Laminar: Em forma de lâmina, fino e achatado. (Cianita)

Hábito Mineral

• Cúbico: em forma de cubo. (Pirita)

• Octaédrico: Octaedro, oito faces (duas pirâmides unidas pelasbases). (Diamante)

• Romboédrico: Forma de um quadrado torto. (Calcita)

• Dodecaédrico: Dodecaedro, com 12 faces. (granada)

• Micáceo: Prismas tubulares formados por placas finas. (Micas)

• Dentrítico: Em forma de árvore, com ramificações em uma ou maisdireções a partir de um ponto central. (Opala)

• Globular: Forma pequenas superfícies esféricas ou semi-esféricas.

• Botrioidal: Em forma de cacho de uva, massas hemisféricas.(Smithsonita)

• Mamelonar: Com aspecto de mama, contornos intersectados earredondados. (Malaquita)

Hábito Mineral

• Reniforme: Semelhante à mamilar: massas em forma de rim que se intersectam. (Hematita)

• Colomorfo: Todos minerais compactos que parecem ser formados a partir de deposição de colóides. (Goethita)

• Granular: Agregados simples compostos por grãos. (Sheelita)• Concêntrico: Camadas mais ou menos esféricas, superpostas umas

às outras• Pisolítico: massas arredondadas, mais ou menos do tamanho de

ervilhas• Oolítico: Massa arredondada, mais ou menos do tamanho de ovas

de peixe• Bandado: Mineral formado por camadas de diferentes cores ou

texturas

Hábito Mineral

• Maciço: Material compacto, sem formas ou feições especiais. (Ouro)

• Drusa: Superfície coberta de pequenos cristais. (Uvarovita)

• Geodo: Cavidade (em uma rocha) cuja superfície é coberta de pequenos cristais. (Ametista)

• Concreção: Massas formadas por deposição de material em torno de um núcleo. Algumas concreções são esféricas, mas outras podem ter forma variável

• Estalactite: Agregados em cilindros ou cones pendentes (como por exemplo, em cavernas). (Rodocrosita)

• Pseudo-Hexagonal: Ostensivamente hexagonal devido a intercrescimentos cíclicos.

Fluorita: CaF2

Cubos Tetraedro

Tennantita: (Cu,Fe)12 As4S13

Hexaoctaedro

Espessartita: Mn3Al2(SiO4)3

Pirita: FeS2

Octaedro

Prisma Trigonal

Turmalina: (Na,Ca)(Mg,Fe2+,Fe3+,Al, Li)Al6(BO3)3 Si6O18(OH)4

Romboedro

Rodocrosita: MnCO3

Foliáceo ou micáceo

Muscovita: KAl2(AlSi3O10)(OH)2

Acicular

Agardita: CaCu6(AsO)4(OH)6 3(H2O)

Bipiramide tetraganol

Scheelita:CaWO4

Almandina: Fe3Al2(SiO4)3

Granular

Ametista

Drusas

Geodo de quartzo rosa

Cristais em roseta

Gipsita: CaSO4·2(H2O)

Crisotila: Mg6(SiO10)(OH)8

Fibroso

Albita: Na(AlSi3O8)

Lamelar

Goetita - FeO(OH)

Estalactítico

Dureza

A dureza é a resistência que a superfície lisa de um mineral oferece ao ser riscada.

Avaliação da Dureza

O grau de dureza é determinado pela comparação dafacilidade ou dificuldade que a superfície de um mineraloferece ao ser riscado por outro ou por um material dedureza conhecida.

Determinação do Grau de Dureza

Na prática para fins de identificaçãode minerais, a dureza pode seravaliada através de escalasconvencionais:

Uma dessas escalas, de usogeneralizado, é a denominada escalade Mohs (criada pelo mineralogistaaustríaco Friedrich Mohs em 1824)com dez termos de dureza crescente.

1-Talco 2-Gipsita3-Calcita 4-Fluorita5-Apatita 6-Feldspato7-Quartzo 8-Topázio9-Corindon 10-Diamante

Materiais de Dureza Conhecida

Escala de Dureza Relativa

Dureza Absoluta - Esclerômetro

Esclerômetro é um equipamento na forma de uma pequenagarrafa que, em sua ponta, dispara um pistão que entra emcontato com a superfície do concreto, através de um choqueseco, em forma de uma martelada. O recuo do pistão é medido ecomparado a uma escala que existe no corpo do aparelho.

Importância da Dureza

Determinação de minerais;

Na definição da utilização dos recursos naturais.

Importância da Dureza

Exemplo: Para um piso sobre o qual circula grandenúmero de pessoas (estabelecimentos comerciais,metrôs), é adequado usar granito e não mármore.

O mármore composto essencialmente por calcita, quetem dureza relativa 3, seria riscado facilmente pelaareia sob os sapatos, enquanto o granito, constituídopredominantemente por minerais mais duros comoquartzo (dureza 7) e feldspato (dureza 6) seria maisresistente.

Fatores que controlam a dureza

1- Tipos de ligações químicas presentes no mineral:quanto mais fortes forem estas ligações maiordureza terá o mineral.

2- As distâncias entre os planos reticulares: a durezaé inversamente proporcional á distância entre osplanos reticulares;

3- Das valências dos íons: em compostosisoestruturais e de distância inter–reticularessemelhantes, a dureza cresce com a carga dos íons.

Cuidados na a avaliação da dureza

1- Para a utilização da escala de Mohs; deve-se tentar riscar o mineral padrão com o mineral que se quer medir a dureza e vice-versa, verificando qual dos dois foi sulcado (riscado), após limpar as superfícies que foram testadas.

2- A lupa auxilia muito, principalmente quando a dureza dos minerais é aproximadamente a mesma.

3- Verificar se a superfície a ser testada é fresca e não apresenta alteração que possa diminuir a dureza. Não confundir material deixado na superfície do mineral mais duro como sulco. O sulco é permanente.

4- Empregar superfícies lisas e homogêneas e um ângulo saliente para o teste, de modo a evitar confundir risco com fratura ou rompimento. Daí, a necessidade de inverter os processos, principalmente no caso de materiais pulverulentos.

5- Minerais de mesma dureza riscam-se mutuamente, dependendo da pressão aplicada.

Divisibilidade

Ao aplicarmos uma força ou golpe adequado, os mineraisirão se romper, com certas particularidades, às vezesrefletindo a estrutura cristalina.

São gerados basicamente 3 tipos de divisibilidade:1- Clivagem,2- Partição,3- Fratura.

É a resistência que um mineral oferece ao se quebrar.

Clivagem

Característica do mineral em seromper produzindo superfícies planasdefinidas e paralelas entre si.

Essas superfícies planas sãodenominadas planos de clivagem ousuperfícies de clivagem.

A clivagem evidencia a estruturacristalina do mineral.

Desenvolve-se em planos defraqueza do mineral.

Clivagem

Esses planos de fraqueza podem ser devidos a:

1- ligações mais fracas em certas direções doque em outras;

2- espaçamento reticular maior no cristalformando ângulos retos com a clivagem. Noplano de clivagem haverá uma maior densidadede partículas (átomos, íons, moléculas, etc).

Clivagem

Exemplo: A grafita tem uma clivagem proeminente em placas, pelo fato de que dentro das placas existe ligação forte - covalente, mas entre elas há uma ligação fraca de Van der Waals, dando origem à clivagem.

Geralmente, uma ligação fraca éacompanhada de um espaçamentoreticular grande, pois a força deatração não pode manter os planosbem juntos uns aos outros, como éo caso da grafita.

Clivagem

E, o diamante, constituído pelo mesmo elemento C, possuiapenas um tipo de ligação, a covalente, e a sua clivagemexcelente ocorre ao longo daqueles planos reticulares tendo oespaçamento máximo.

Clivagem

A clivagem pode ser descrita quanto:

- Qualidade

- Número de direções (sólido geométrico).

Clivagem

Quanto a Qualidade

Proeminente (excelente): superfícies completamente planasque se separam com leves pressões. Exs: micas, calcita, etc.

Perfeita (boa): superfícies escalonadas com algumas fraturas,mais difíceis de se separarem. Exs: feldspatos, piroxênios,anfibólios, etc.

Distinta ou mediana (regular): superfícies planas escalonadascom fraturas. Ex: arsenopirita, 1 direção.

Indistinta ou Imperfeita (má): quase não há superfícies lisas.Ex: Berilo

Clivagem

Quanto ao número de direções

Prismática

Romboédrica3 direções 6 faces (72º /108º ). Ex. Calcita

Clivagem

Quanto ao número de direções

Clivagem cúbica Galena

Clivagem octaédricaFluorita

Clivagem dodecaédrica Esfalerita

Clivagem romboédricaCalcita

Clivagem prismáticaAragonita

Clivagem pinacóidal ou basalTopázio

Clivagem

A clivagem é caracterizada pela repetição, que é sempre consistente com a simetria do cristal.

A maioria dos minerais não possui clivagem alguma. Porém quando presente, ela serve

como critério diagnostico.

Partição

Certos minerais, quando sujeitos a tensão ou pressão, desenvolvemplanos de menor resistência mecânica ao longo dos quais podemromper-se.

Os cristais geminados, especialmente os geminados polissintéticospodem separar-se facilmente ao longo dos planos de composição.

Os minerais de hábito prismático podem se romper em planosperpendiculares ao de maior comprimento do prisma.

Quando se produzem superfícies planas em um mineral por meio deseu rompimento ao longo de algum dos tais planos predeterminados,diz-se que o cristal tem uma partição.

Partição

Para o desenvolvimento dos planos de partição énecessário que o esforço seja exercido de formaorientada no mineral.

Por isso, nem todos os exemplares de determinadaespécie mineral exibem essa propriedade que, em algunscasos, só se verifica nos exemplares geminados oucontendo inclusões orientadas.

Muitas vezes é difícil distinguir, por simples observaçãomacroscópica, a partição da clivagem.

PartiçãoExemplos de partição:

Romboédrica do CoríndonBasal da Hornblenda

Fratura

Entende-se por fratura de um mineral a maneira pelaqual ele se rompe quando isto não se produz ao longode superfícies de clivagem ou de partição.

Tipos de fratura:

1- Fibrosa: na forma de fibras

Fratura

2- conchoidal: quando a fratura temsuperfícies lisas, curvas, semelhantes àsuperfície interna de uma concha. Estaé a observada mais comumente emsubstância como o vidro e o quartzo.

3- Igual ou plana: ocorre quando assuperfícies de fratura se aproximam deuma superfície plana, embora possuampequenas e suaves elevações edepressões (como a superfície de umterreno relativamente plano).

Fratura

• 4- serrilhada ou dentada: quandoo mineral se rompe segundo umasuperfície dentada, irregular,com bordas cortantes. Ex: cobrenativo.

• 5- Desigual ou irregular: quandoo mineral se rompe formandosuperfícies rugosas e irregulares.São superfícies com todos ostipos de altos e baixos,dispostosaleatoriamente.

Tenacidade

É a resistência que um mineral oferece ao ser quebrado,esmagado, curvado ou rasgado.

É um sinônimo de força de coesão que está relacionadocom a natureza e intensidade das forças de ligação entreas partículas constituintes.

Esta propriedade têm grande importância na indústria,mas é de aplicabilidade restrita na determinação deminerais

Classificação: frágil, séctil, flexível, elástico, dúctil.

Tenacidade

1- friável: materiais que se quebramfacilmente com o martelo e osfragmentos ficam no lugar. Geralmenteo mineral pode ser quebrado porsimples pressão, sem bater fortementecom o martelo. Ex.; bauxita.

2- frágil: materiais que se quebramfacilmente com o martelo e osfragmentos saltam para os lados. Ex:enxofre.

Tenacidade

3-tenaz: o mineral possui granderesistência contra qualquerataque mecânico. Ex.: quartzo.

4- séctil: aquele que pode sercortado em lâminas por umcanivete, sendo as lascascoerentes. Ex.: gipso.

Tenacidade

5- maleável: o mineral deforma-se sob o impacto do martelo, semse romper, reduzindo-se alâminas. Ex.: cobre, prata, ouro.

6- elástico: minerais quesubmetidos a uma deformaçãopela aplicação de uma pressão, sedeformam e quando cessada amesma, voltam a apresentar asua forma original. Ex.: muscovita.

Tenacidade

7- flexível: minerais que submetidosa uma deformação pela aplicação deum esforço sofrem deformação semse romper pela aplicação do mesmo.A forma adquirida com a aplicaçãodo esforço permanece após aretirada deste. Ex.: talco, vermiculita.

8- dúctil: minerais que possuem apropriedade de formar fios sem seromper sob tração. Ex.: ouro, prata.

Peso Específico ou Densidade

É um valor que exprime a relação entre o peso de ummineral e o peso de igual volume de água a 4°(temperatura correspondente à densidade máxima daágua).

O peso específico de um mineral dependeessencialmente de dois fatores:

1) Dos átomos que a constituem.2) Da maneira como esses átomos estão dispostos, ouseja, do seu arranjo atômico (empacotamento).

Peso Específico ou Densidade

Em dois compostos isoestruturais, as substâncias formadas por elementoscom pesos atômicos mais elevados, têm em geral, peso específico maiselevado.

Exemplo:Os carbonatos isoestruturais do grupo da aragonita têm grupo aniônicocomum - CO3

2-, mas diferem no cátion presente, o que gera densidadesdiferentes.

Peso Específico ou Densidade

Outro exemplo ilustrativo: o diamante (p.e.=3,5) e a Grafita (p.e.=2,2)que, embora sejam constituídos pelo mesmo elemento, o Carbono,têm diferentes densidades devido ao empacotamento cristalino.

A variação contínua da composição química dos minerais de uma sériecom soluções sólidas é acompanhada por variação do peso específico.

Assim, por exemplo na série da olivina (Mg,Fe)2SiO4, o peso específicovaria progressivamente, desde 3,3 para a forsterita (Mg2SiO4) até 4,4para a faialita (Fe2SiO4).

Peso específico médio

Podemos generalizar para os minerais a noção subjetiva de pesado,leve, que todos temos, através da manipulação cotidiana dosdiferentes objetos.

O peso específico dos minerais não metálicos está compreendidoentre 2,65 e 2,75, sendo o peso específico dos minerais maisabundantes na crosta terrestre, feldspatos, quartzo, calcita, etc.

Para os minerais metálicos (de brilho metálico) o peso específicomédio é cerca de 5.

Por exemplo:Grafita - min. de brilho metálico P.Espec.-2,2 LeveGalena - min. de brilho metálico P.Espec.-7,5 PesadoBarita - mineral de brilho não metálico P.Espec.-4,5 Pesado

Peso específico médio

As determinações do peso específico devem incidir sobreamostras com as seguintes características:

1) O mineral deve ser puro, o que nem sempre é fácil deconseguir.

2) Deve ser compacto, isto é, não apresentar fendas oucavidades no interior das quais se possam formar bolhas de ardurante as determinações, que possam falsear os resultados.

3) O mineral não deve estar alterado. As determinações dopeso específico de um mineral são feitas em laboratórionormalmente a partir de um fragmento do mineral com ovolume aproximado de 1cm3.

Peso específico médio

As medições podem ser efetuadas com a balanças, picnômetros ou porcomparação com a densidade de líquidos densos como obromofórmio, o iodeto de metileno, etc.

O procedimento é, de modo geral, o seguinte:

1) O mineral é pesado no ar e esse resultado exprime-se por P.

2) O mineral é pesado dentro de água e, devido ao empuxo. Oresultado é agora P‘ < P.

A perda de peso é dada pelo valor da diferença P-P' e é equivalente aopeso do volume de água deslocada com a imersão do fragmento domineral.

A relação P/P-P' será o peso específico do mineral:

Cor dos Minerais

É uma das propriedades físicas que mais chama a atenção ao observar um mineral.

Quando a cor de um mineral é constante = propriedade diagnóstica.

Cor dos Minerais

Variedades Coloridas de Fluorita

COR

COR: PROPRIEDADE CONSTANTE PARA VÁRIOS MINERAIS - SERVE COMO UM IMPORTANTE

ASPECTO DE IDENTIFICAÇÃO

COR: PROPRIEDADE MUITO VARIÁVEL PARA MAIORIA MINERAIS - NÃO PODE SER USADA

COMO PROPRIEDADE DIAGNÓSTICA

COR

CLASSIFICAÇÃO1- Idiocromáticos:São os minerais que possuem uma cor constante ecaracterística, própria da sua estrutura e da sua composiçãoquímica. Via de regra são minerais opacos.

Exs.: galena (PbS - cor cinzenta azulada de chumbo);magnetita (Fe3O4 - cor negra).

Por vezes, mesmo nos minerais idiocromáticos, a cor pode serdiferente da habitual devido a fenômenos de alteraçãosuperficial.Exs.: pirita e marcassita (FeS2), bornita (Cu5FeS4), etc.

Cor

Ouro: Au

Galena: PbS

Bornita:Cu5FeS4

Cor

2- Alocromáticos:

São aqueles minerais cuja cor é variável. São incolores quando puros.

Ex.: Quartzo, Calcita, Fluorita, etc.

Os silicatos são minerais alocromáticos.

Amarelo- Citrino

Preto – Morion

Roxo-Ametista

Rosa

Esfumaçado

Causas da Cor nos Minerais

Os fatores principais responsáveis para a produção da cor nosminerais são variados e complexos.

A maioria dos elementos encontrados nos minerais nãoproduz cor porque suas configurações eletrônicaspermanecem estáveis, sendo brancos ou incolores.

Causas da cor:

I. Presença de íons metálicos (metais de transição);

II. Valência dos cátions;

III. Estrutura do mineral e tipo de ligação.

Variações de Cores

Variações de cores são aspectos anômalos relativos à coloração dos minerais devido à:

• Impurezas;• Inclusões;• Descontinuidades;• Valores anômalos dos índices de refração;• Particularidades da estrutura cristalina, etc.

Variações de Cores

Destas anomalias surgem feições que às vezes servem comopropriedades diagnósticas e recebem as seguintes designações:

• Iridescência;• Jogo de Cores e Mudança de cores;• Opalescência;• Embaçamento;• Acatassolamento ou Chatoyancy;• Asterismo;• Pleocroísmo.

Iridescência

É quando um mineral exibe uma série de coresespectrais.

• Em seu interior: devido a fraturas ou planos de clivagem. Exs.:quartzo e topázio.

• Em sua superfície: devido à presença de uma película ourevestimento superficial delgado produzido por oxidação oualteração do próprio mineral. Ex: bornita (Cu5FeS4), calcopirita(CuFeS2), etc..

Jogo de Cores

Um mineral apresenta jogo de cores quando ao girá-lose veem várias cores espectrais em rápida sucessão,quando colocado em várias posições em relação a umafonte de luz. Ex: diamante, opala preciosa.

Opala: (SiO2.nH2O)

Opalescência

É a propriedade de certos minerais apresentarem umareflexão leitosa ou nacarada no seu interior. Ex.: opala,pedra da lua (variedade de albita e adularia), olho degato (variedade de crisoberilo).

Pedra da Lua:variedade de albita - Na(AlSi3O8) e adularia – K(AlSi3O8)

Olho de Gato:variedade de crisoberilo(BeAl2O4)

Acatassolamento ou Chatoyancy

Propriedade que alguns minerais possuem de mostrar umaaparência sedosa na superfície quando submetidos a uma fontede luz. Esta característica é resultante de uma grande quantidadede inclusões de minerais fibrosos ou de cavidades tubularesdispostas paralelamente a uma direção cristalográfica.

Olho de Tigreinclusões de

amianto em quartzo

Olho de Gatofiníssimas cavidadestubulares arranjadasem uma posiçãoparalela a umadireção cristalográficano crisoberilo –BeAl2O4).

Asterismo

Aspecto observado em alguns minerais do sistema hexagonalquando observados na direção do eixo vertical (eixo c), os raiosde luz configuram uma estrela

Este fenômeno origina-se devido a peculiaridades da estruturaao longo das direções axiais e/ou inclusões dispostas em ângulosretos em relação ao eixo cristalográfico c. Ex.: safira estrelada ouastérica, flogopita, etc.

Embaçamento

A cor de reflexão na superfície do mineral (geralmente de brilhometálico) é diferente da cor do seu interior.

É devido a oxidação do mineral quando exposto ao ar e pode serobservado em minerais de cobre como: calcopirita (CuFeS2),bornita (Cu5FeS4) e calcocita (Cu2S) e sulfetos como: pirrotita(FeS), etc.

Pirrotita: FeS

Pleocroísmo

É a propriedade de vários minerais absorverem seletivamente aluz transmitida nas diferentes direções ópticas/cristalográficas.

Quando o mineral possui somente duas direções de absorção ofenômeno é chamado dicroísmo.

As variedades transparentes de turmalina, andaluzita (Al2SiO5),etc., apresentam pleocroismo macroscopicamente visível.

Tanzanita: variedade violeta da Zoizita - Ca2Al3(SiO4)3(OH)

Brilho

O brilho é uma propriedade ótica diretamente relacionada à reflexão e refração da luz.

A impressão do brilho é produzida pela luz refletida pela superfície do mineral.

O raio luminoso que incide em um mineral se reflete em parte.

Esta luz refletida é que dá a impressão de brilho dos minerais.

Brilho

Intensidade do Brilho

Depende

✓ valor do índice de refração;

✓ quantidade de luz refletida;

✓ natureza da superfície observada (rugosa, lisa, áspera, etc.).

Brilho

O brilho, baseado na transparência dos minerais é dividido em 2 tipos:

Brilho Metálico: está associado com a aparência brilhante de um metal.

Brilho Não Metálico: é aquele sem uma aparência

brilhante de um metal.

brilho metálico ebrilho não metálico

Brilho

Brilho Minerais “Opacos”Está associado com a aparência brilhante de um metal. Exs.:pirita, ouro, prata, cobre, etc.

Os minerais que absorvem fortemente a radiação visível, sãoopacos ou quase opacos, mesmo em pequenos fragmentosgeralmente têm brilho metálico.

Os minerais opacos são:✓ “opacos” a luz;✓ dão traços negros a muito escuros;✓ são fortemente coloridos e✓ possuem ligação metálica ou ligações

entre metálica e covalente.

Brilho

Tipos de Brilho para Minerais Opacos

Brilho submetálico: Os minerais são fracamente translúcidos aopacos e portanto exibem um brilho intermediário entre obrilho metálico e não metálico e são chamados desubmetálicos. Possuem R= 8 a 20%. Exs.: cuprita, wolframita.

Brilho metálico: Possuem R= 20 a 50%. Exs.: elementosnativos e a grande maioria dos sulfetos pertencem a estegrupo.

Brilho metálico esplendido: Possuem R= 50 a 95%. Ex.: ouro,hematita.

% de luz refletida (R)

Brilho

Brilho Minerais Transparentes – Brilho Não Metálico

São aqueles sem uma aparência brilhante de um metal. Exs.:quartzo, calcita, turmalina, etc.

Os minerais transparentes são:

✓ relativamente transparentes a luz;✓ dão traços incolores a muito claros;✓ os minerais com ligação covalente têm um valor mais alto

de n do que os com ligação iônica (brilho sub-adamantino,adamantino e adamantino esplendido), enquanto para osque prevalecem à ligação iônica o brilho subvítreo e vítreo.

Brilho

Brilho Minerais Transparentes – Brilho Não Metálico

Brilho Adamantino Esplendido - Característico de minerais com índicede refração entre 2,7 e 3,4. Ex.: cinábrio.Brilho Adamantino - É o brilho reluzente típico do diamante e deminerais com índice de refração entre 2,2 e 2,7. Exs.: enxofre (2,4);esfalerita (2,4); diamante (2,45) e rutilo (2,6).Brilho Subadamantino - Característico de minerais com índice derefração entre 1,8 e 2,2. Exs.: zircão (1,92–1,96), cassiterita (1,99–2)Brilho Vítreo - É o brilho do vidro, característico de minerais comíndice de refração entre 1,5 e 1,8. Exs.: 70% de todos os minerais,compreendendo quase todos os silicatos, muitos minerais do grupodos carbonatos, fosfatos, sulfatos.Brilho Subvítreo - Característico de minerais com índice de refraçãoentre 1,3 e 1,5. Ex.: fluorita, opala, sodalita, etc.

Brilho

Outros termos utilizados para descrever a aparência dosminerais de brilho não metálico

Resinoso - Com o brilho da resina. Ex: blenda (esfalerita);enxofre, etc.Gorduroso - Semelhante àquele brilho de vidro “sujo de óleo”.Ex.: nefelina.Ceroso - Semelhante ao brilho de cera.Ex.: cerargirita (oucloroargirita)Nacarado ou Perláceo - Quando tem aparência iridescente deuma pérola. Observa-se em minerais facilmente esfolheáveis(nas superfícies paralelas aos planos de clivagem). Exs: micas,talco, apofilita.Sedoso - Semelhante ao da seda, resultado de um agregadoparalelo de fibras finas. Exs.: gipsita, amianto, etc.

Brilho

Quanto à Intensidade

Especular - Brilho semelhante ao do espelho. Ex.: especularita.

Notável ou forte: Exs.: quartzo, feldspatos, etc

Fraco: Ex.: proclorita.

Terroso - Aparentam não possuir brilho. Exs.: bauxita, argilas, etc.

Brilhante, Cintilante, etc.

Luminescência

É a propriedade que alguns minerais apresentam deemitir luz quando submetidos a determinadosprocessos tais como:

✓ Ação Mecânica – atrito ou impacto

✓ Aquecimento - exceto a incandescência

(até se tornar brasa)

✓ Irradiação - raios ultravioleta, raios X, etc.

Luminescência

As cores de luminescência são marcadamentediferentes daquelas dos minerais quando nãoexcitados.

Durante - irradiação ultravioletaAntes – irradiação ultravioleta

Calcita (CaCO3) e Willemita (Zn2SiO4) Calcita (laranja) e Willemita (verde)

Luminescência

A luminescência dos minerais está diretamenterelacionada a distúrbios da rede cristalina resultantesde:

• defeitos na rede ou;

• presença de íons estranhos (chamados íonsativadores)

Tem sido demonstrado que estes íons ativadores, muitas vezes, substituem elementos principais na estrutura.

Luminescência

Willemita (Zn2SiO4) íon ativador Mn2+ substitui o Zn2+

Isto explica o fato de que awillemita de Franklin, NewJersey (EUA), apresentafluorescência.As willemitas de outraslocalidades que nãoapresentam Manganês, nãomostram este fenômeno.

Luminescência

Scheelita (CaWO4) os íons ativadores:

• Pb2+ substitui o Ca2+

• Mo6+ substitui o W6+

Luminescência

1. AÇÃO MECÂNICA – TRIBOLUMINESCÊNCIA

Propriedade de alguns minerais se tornarem luminescentes por ação mecânica devido ao stress da rede cristalina por: Atrito; Esmagamento; Impacto, etc

Esta propriedade aparecenormalmente em minerais nãometálicos e anidros, quemostram boa clivagem. Exs.:esfalerita, dolomita, micas,fluorita, etc. Geralmente, estesminerais também emitem luzquando submetidos à luzultravioleta.

Luminescência

2. AQUECIMENTO TERMOLUMINESCÊNCIA

Propriedade de alguns minerais se tornarem luminescentes poraquecimento à temperatura abaixo do vermelho(incandescência).

Quando se aquece um mineral termoluminescente a luz visívelinicial geralmente:

• surge: a uma temperatura entre 50º e 100 ºC e;• cessa: normalmente à temperaturas superiores a 475ºC

Luminescência

2. AQUECIMENTO TERMOLUMINESCÊNCIA

Exemplos: topázio, diamante, fluorita (variedade clorofana)recebeu esta denominação por causa da luz verde emitida.

Outros minerais como fosforita, calcita, etc, requeremtemperaturas superiores a 100ºC.

Antes Aquecimento

Fluorita (variedade clorofana)

Após aquecimento

cor esverdeada/azul

Luminescência

3. IRRADIAÇÃO POR LUZ ULTRAVIOLETA, RAIOS- X ou g

FOTOLUMINESCÊNCIA (FLUORESCÊNCIA EFOSFORESCÊNCIA)

A causa da fotoluminescência é similar à causa da cor, e osíons dos metais de transição são ativadores eficazes.

A luminescência produzida pelos minerais quanto ao tempode emissão de luz é subdivida em:

Fluorescência e Fosforescência

Luminescência

3. IRRADIAÇÃO POR LUZ ULTRAVIOLETA, RAIOS- X ou g FOTOLUMINESCÊNCIA (FLUORESCÊNCIA EFOSFORESCÊNCIA)

FLUORESCÊNCIA:

Os elétrons, excitados pela radiação curta invisível, sãolevados para níveis de energia mais alta e quando voltampara o seu estado inicial (fundamental), emitem luz visíveldo mesmo comprimento de onda, causando afluorescência.

Luminescência

3. IRRADIAÇÃO POR LUZ ULTRAVIOLETA, RAIOS- X ou g

FOTOLUMINESCÊNCIA (FLUORESCÊNCIA E

FOSFORESCÊNCIA)

FOSFORESCÊNCIA:

Quando há um retardo do tempo entre a excitação dos elétrons

a um nível de energia mais elevado e o seu retorno ao estado

fundamental ocorre à fosforescência.

A razão para o atraso é porque uma determinada quantidade

dos elétrons é impedida de retornar rapidamente a seus estados

mais baixos de energia, pelo menos tão rapidamente como

foram energizados inicialmente pela luz UV.

Luminescência

FLUORESCÊNCIA:

É a emissão de luz ao mesmotempo da irradiação, isto équando interrompida a ação dafonte de luz, cessa aluminescência do mineral.

Fluorescência Willemita (Zn2SiO4)

• fluorescência: verde.• íon ativador: Mn2+ substitui o Zn2+

Fluorescência Calcita (CaCO3)

• fluorescência: vermelha.• íon ativador: Mn ou impurezas orgânicas

Calcita e Willemita

Luminescência

FLUORESCÊNCIA CALCITA (CaCO3):

• fluorescência: vermelha, rosa, amarela;

• íon ativador: Mn ou impurezas orgânicas.

Luminescência

FLUORESCÊNCIA FLUORITA (CaF2):

• fluorescência: azul.

• íon ativador: Ca substituído por terras raras.

Luminescência

FOSFORESCÊNCIA:

É a emissão de luz durante e após a irradiação, isto é quandointerrompida a ação da fonte de luz, o mineral continualuminescente por algum tempo (alguns segundos).

Exs: diamante, scheelita, calcita, autunita, etc.

Cor do Traço

Traço é definido como a cor do pó que ummineral produz quando atritado contra umaplaca de porcelana.

Determinação da Cor do Traço:

O traço pode ser determinado atritando-se omineral contra a superfície de uma placa deporcelana lisa, porém não polida ou esmaltada(dureza ~ 6 a 7).

A definição só tem significado quando a dureza do mineral for menor que a placa de porcelana, pois, que deve produzir o traço é o pó do mineral e não o da placa de porcelana.

Cor do Traço de Minerais

✓ transparentes e translúcidos: possuem traço branco;

✓ escuros de brilho não metálico: possuem um traçonormalmente mais claro do que a sua cor;

✓ brilho metálico: possuem traço geralmente maisescuro do que a cor.

Cor do Traço de Minerais

A cor do traço pode coincidir em muitos casos com acor do mineral e em outros casos ser bastante diferente

Mineral Cor Cor do traço

Cinábrio Vermelho Vermelho

Magnetita Preto Preto

Hematita Preto Vermelho Sangue

Limonita Castanho a preto Amarelo ocre

Obs: Cuidado Com superfícies Alteradas

Cor do Traço de Minerais

Cinábrio: HgS

Cor do Traço de Minerais

Hematita: Fe2O3 Magnetita: Fe3O4

Cor do Traço de Minerais

Limonita - FeO(OH)nH2O

Magnetismo

Magnetismo é a propriedade que os minerais apresentam de serem atraídos por um imã.

São poucos minerais que mostram esta propriedade isto é, sãoatraídos por um imã. Ex: magnetita (fortemente magnética).

Magnetismo

O magnetismo é produzido por indução do campo magnético terrestre durante a

cristalização do mineral.

O magnetismo é o resultado da estrutura eletrônica dos átomos.

Tipos de Magnetismo

DIAMAGNÉTICOS: susceptibilidade magnética é negativa (K<0)

Os minerais conhecidos como diamagnéticos não são atraídos por umimã. De fato, eles são repelidos fracamente por um campo magnético.

É gerado pelo movimento orbital dos elétrons, o que gera umacorrente elétrica que por sua vez, origina um campo magnético. Essecampo se alinha em direção oposta ao do campo indutor (imã), e issocausa a repulsão, isto é diamagnetismo.

Se o movimento do elétron em torno do núcleo fosse seu único movimento, todas as substâncias seriam diamagnéticas

Tipos de Magnetismo

PARAMAGNÉTICOS: susceptibilidade magnética é positiva, mas fraca(K>0)

Os minerais paramagnéticos são atraídos fracamente pelos imãs.

O paramagnetismo ocorre nos minerais que apresentam elementoscom orbitais 3 d incompletos – metais de transição.

O paramagnetismo está associado com as direções de alinhamentodo SPIN do elétron (giro do elétron ao redor de seu eixo) na presençade um campo magnético externo.

Mas, a magnetização imposta não é permanente, afastado o imãindutor, o mineral perde seu magnetismo.

Exemplos de minerais paramagnéticos: olivina (Mg,Fe)2SiO4; augita(Ca,Na)(Mg,Fe,Al)(Al,Si)2O6.

Tipos de Magnetismo

FERRIMAGNÉTICOS: susceptibilidade magnética é positiva(K>>0)

As substâncias ferromagnéticas mantêm os spins de seuselétrons alinhados (giram no mesmo sentido), mesmo que elassejam retiradas da influência do campo magnético externo (aocontrário dos paramagnéticos).

Exs: minerais ferrimagnéticos: magnetita Fe3O4 e pirrotita Fe1-xS(x= 0 a 0,2)

Aplicações do Magnetismo

1. PROSPECÇÃO JAZIDAS

Através de magnetômeros acoplados em aviões

2. BENEFICIAMENTO DE MINERAIS

3. ESTUDO DO MAGNETISMO REMANESCENTE

Sabendo-se a orientação dos minerais magnetizados e a idade das rochas que oscontém construir a variação dos polos magnéticos durante as eras geológicas derivacontinental. Os polos magnéticos não são estáticos, por haver uma velocidade relativada crosta terrestre em relação ao núcleo

4. DETERMINAÇÃO DE MINERAIS

Através de: - um imã de mão ou

- eletroímãs (susceptibilidade magnética dos minerais)

Propriedades Elétricas

A condução de eletricidade em minerais é fortemente controlada pelo tipo de ligação

existente .

Classificação dos Minerais Segundo oComportamento Elétrico

CONDUTORES:São os minerais que apresentam ligação metálica pura, possibilitandorápida movimentação dos elétrons. Ex: metais nativos.

SEMICONDUTORES:Apresentam estrutura mista, com ligações: iônicas, covalentes oumetálicasExs.: sulfetos, teluretos, selenetos, etc

NÃO CONDUTORES OU ISOLANTES:Conduzem pouco a eletricidade. É o caso da maioria dos minerais,como os silicatos.Os minerais apresentam ligações: iônicas ou covalentes

Aplicações Das Propriedades Elétricas dos Minerais

CONDUTORES:

Transmissores de eletricidade. Exs: cobre, prata, etc.

SEMICONDUTORES:

Transistores (na substituição das válvulas eletrônicas nos aparelhoselétricos - amplificam os sinais elétricos)

NÃO CONDUTORES OU ISOLANTES:

Alguns minerais como, por exemplo, o quartzo é utilizado na indústriaeletrônica e no desenvolvimento da radiocomunicação permitemanter constante a frequência das ondas eletromagnéticas.

Piezoeletricidade

Propriedade de alguns minerais de desenvolverem cargaselétricas positivas e negativas quando submetidos à aplicação depressão nas extremidades opostas de um de seus eixos - eixopolar (eixo com formas cristalinas distintas em cada uma dasextremidades).

O cristal comprimido produz uma tensão elétrica

Piezoeletricidade

Exs: A turmalina e o quartzo são exemplos de cristaispiezoeletricos.

Usos da Piezoeletricidade

✓ responsável pela grande precisão de relógios equipados comosciladores de quartzo;

✓ também é usada em microfones e vários outros instrumentosmusicais para transformar vibrações mecânicas em sinaiselétricos que são ampliados e convertidos em sons através deamplificadores;

✓ a turmalina que também possui essa propriedade é usadaem aferidores de pressão.

Hoje: substâncias cristalinas sintéticas piezoeletricidade intensa

Piroeletricidade

Alguns minerais geram cargas elétricas positivas e negativas, nas extremidades opostas de um eixo do cristal, sob elevação da temperatura.

Ocorre apenas em minerais que não possuem centro de simetria e têm um eixo polar. Ex.:

turmalina.

Piroeletricidade

Ocorre apenas em minerais que nãopossuem centro de simetria e têm um eixopolar. Ex.: turmalina.

Todos os cristais piroelétricos são piezoelétricos mas o inverso não é verdadeiro

Radioatividade

Certos minerais possuem radioatividade, queconsiste na emissão espontânea, contínua e natural deradiações de 3 tipos: raios alfa; raios beta e raios gama.

Estas radiações são extremamente penetrantes(comprimento de onda muito pequeno) e podem serdetectadas no laboratório por um contador de cintilaçõesou Geiger-Muller.

Estes aparelhos são utilizados na prospecção deminérios de Urânio (U) e de Tório (Th) que contêm esteselementos.

Radioatividade

São vários os minerais que contem elementos radioativos na suacomposição.Os elementos mais radioativos são Ra, U, Th.

O mineral radioativo de maior importância pechblenda ou uraninita(UO2).

Os elementos radioativos em minerais, emitem radiações capazes de:• destruir a estrutura cristalina do mineral portador desses elementos;• provocar halos pleocróicos ou coloridos nos vizinhos e ou;• fraturamento radial nos minerais a partir do centro.

O processo de destruição da estrutura cristalina causando fraturamento radial é conhecido por Metamixes

Halo Pleocróico

Importância da Radioatividade

DATAÇÃO RADIOMÉTRICA:

• Após certo tempo o Ra, U, Th, etc se transformamem outros elementos emitindo partículas a, b oucapturando elétrons.

• Como se conhece o tempo dessas transformações epela determinação da quantidade desses novoselementos que contém um mineral radioativo, pode-se calcular sua idade.

Importância da Radioatividade

PROSPECÇÃO DE JAZIDAS DE MINERAIS RADIOATIVOS EMAPEAMENTOS:

• Os minerais radioativos podem ser detectados poraparelhos denominados cintilômetros e contador Geiger,são portáteis e podem ser acoplados em aviões.

• Na operação dessa propriedade toma-se a radioatividadeem vários pontos e faz-se um mapa de isoradiatividadede modo a cercar os alvos que se sobressaem a um “background”.

Importância da Radioatividade

DETERMINAÇÃO DE MINERAIS:

– torianita - ThO2;

– uraninita - UO2;

– monazita – (Ce,La,Y,Th,)PO4;

– torbernita - Cu2(UO2)(PO4)2 8-10H2O;

– autunita - Ca(UO2)(PO4)210-12 H2O.

Uma característica distintiva é que os minerais radioativossão geralmente vítreos e com fratura conchoidal porque aradiação ataca a estrutura cristalina conferindo um aspectovítreo ao mineral.

Minerais Radioativos

Torianita: ThO2

Minerais Radioativos

Uraninita: (UO2)

Minerais Radioativos

Torbernita: [Cu(UO2)(PO4)2]

Monazita: [(Ce,La,Y,Th)PO4]

Minerais Radioativos

Autunita:[(Ca (UO2)2(PO4)2·10-12 H2O]