Minerais, Notas de estudo de Cultura
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Princípios sobre os minerais
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Minerais

1. Definição

Mineral - corpo sólido, natural e inorgânico, com uma estrutura interna cristalina que tem uma composição química que só variará entre certos limites e que pode adquirir, naturalmente, formas poliédricas (designadas por cristal).

a) Estrutura interna cristalina

Deve ser um sólido propriamente dito, de estrutura interna bem definida e electricamente neutro no seu todo. A exigência de que um mineral tem de ser sólido exclui do universo dos minerais os líquidos, os gases e os vidros. O gelo (H2O), forma cristalina da água no estado sólido, é inorgânico, pelo que, quando natural, é um mineral. A água, porém, não é um mineral.

b) Inorgânico

Todas as substâncias produzidas por animais ou plantas não são consideradas minerais. Uma pérola, por exemplo, não é um mineral pelo facto de se tratar de um produto segregado por um animal (orgânico, portanto), embora seja essencialmente constituída por uma substância, química e estruturalmente, idêntica ao mineral aragonite. De igual modo, o âmbar, sendo uma resina fóssil produzida, no passado, por plantas, não é um mineral. c) Ocorrer naturalmente Têm de se formar sem intervenção do Homem. As réplicas de pedras preciosas como diamantes, rubis, etc., embora química e estruturalmente idênticas aos minerais naturais, não podem ser considerados minerais. Também os cristais que resultam da evaporação da água de uma solução de cloreto de sódio não são minerais.

2. Relação mineral/cristal

A regularidade da estrutura interna dos minerais reflecte-se, quase sempre, na regularidade da sua forma externa. Quando os minerais são limitados por superfícies planas e lisas, de formas geométricas regulares, devido a condições ambientais favoráveis durante a sua formação, são designados cristais. A Cristalografia tem como objecto de estudo os cristais. Os cristais podem-se formar por três processos:

a) a partir de uma solução: - por evaporação lenta e gradual do solvente, levando à cristalização das substâncias aí dissolvidas. - por precipitação devido à diminuição de temperatura e/ou da pressão. - exemplos: calcite (CaCO3), halite (NaCl)

b) a partir de uma substância fundida: - quando o magma arrefece os diferentes iões são atraídos uns pelos outros formando núcleos cristalinos dos diferentes minerais. - exemplos: olivina, quartzo, moscovite, biotite, feldspato.

c) a partir de um gás:

- os átomos dos elementos dissociados agrupam-se lentamente quando se dá o arrefecimento do gás, até se formar um sólido com estrutura cristalina bem definida. - exemplo: enxofre que se forma por arrefecimento das fumarolas vulcânicas e vapores carregados de enxofre, nas regiões vulcânicas.

Existem três tipos de cristal:

- Euédrico ou Idiomórfico – cristais com faces bem formadas; muito raros.

aragonite granada quartzo leitoso - Subédrico ou subidiomórfico – cristais com faces incompletas. - Anédrico ou informe – cristais sem faces; a situação mais comum, agregados de minerais imperfeitos; quando o arranjo interno não se observa externamente, macroscopicamente.

olivina talco

3. Propriedades físicas

3.1. Propriedades ópticas a) Cor

A cor de um mineral deve ser observada numa superfície de fractura recente, uma vez que pode sofrer alterações, e à luz natural. Podem ser classificados em:

- minerais idiocromáticos – os que apresentam cores características constantes;

- minerais alocromáticos – os que apresentam uma gama variada de cores.

A variação de cor nos minerais alocromáticos deve-se a:

- presença de elementos estranhos – como por exemplo no quartzo (SiO2) devido à inclusão de pigmentos de diversas cores(incolor, rosa, lilás, amarelo, fumado, branco leitoso)

e na fluorite (incolor, branca, amarela, verde violeta).

- alteração da sua rede cristalina, sendo alguns elementos substituídos por outros – como acontece, por exemplo, no berilo incolor (Be3Al2Si6O18).

O berilo incolor converte-se em esmeralda verde com a adição de crómio (e por vezes também vanádio) à sua rede cristalina. A água-marinha (azul a azul-esverdeada) e o heliodoro (amarelo a amarelo- dourado) devem a sua cor à presença de vestígios de ferro nas suas estruturas. A morganite (cor-de-rosa) e o berilo vermelho possuem manganés na sua rede cristalina.

b) Risca ou traço

O traço é a cor do pó fino do mineral. A cor do traço pode variar dentro de limites definidos mas, de um modo geral, ela é constante, mais constante que a cor do mineral. Minerais de cores idênticas podem apresentar cor de traços muito diferentes, o que faz com que esta característica seja muito importante para a identificação de minerais.

O traço de um mineral de dureza não superior ou igual a 7 obtém-se esfregando o mineral numa superfície não polida de uma placa de porcelana (D=7). Caso a dureza do mineral for igual ou superior a 7, o mineral deve ser reduzido a pó num almofariz. De um modo geral, os minerais de brilho metálico ou sub-metálico produzem traços pretos ou de cor escura enquanto que os minerais de brilho não-metálico produzem traços incolores ou de cores claras.

c) Brilho ou lustre

O brilho de um mineral é o modo como a sua superfície reflecte a luz, em intensidade e em qualidade. Esta propriedade deve ser observada numa superfície de fractura recente do mineral.

Existem três tipos fundamentais de brilho:

- metálico – característico dos minerais opacos, ou quase opacos, e tem a aparência brilhante de um metal polido. As superfícies destes minerais são bastante reflectoras. arsenopirite cobre nativo pirite - submetálico – característico dos minerais não opacos, mas menos intenso que o brilho metálico. cassiterite psilomelano volframite - não-metálico – característico de substâncias transparentes ou translúcidas e sem a aparência brilhante de um metal.

Subdivide-se em:

- vítreo – característico de minerais translúcidos com a aparência do brilho do vidro. azurite turmalina granada - resinoso – característico de minerais translúcidos com aparência de resina. enxofre

- nacarado – com aparência iridescente da pérola.

dolomite lepidolite torbenite - gorduroso – com aparência do brilho do óleo.

cerussite gesso halite

- sedoso – característico de minerais fibrosos, semelhante ao da seda.

natrolite

- adamantino – característico de minerais transparentes e de brilho intenso, semelhante ao do diamante. cerussite piromorfite

- ceroso – com aparência do brilho da cera.

O brilho, além de depender do grau de polimento da superfície reflectora, depende também de dois factores fundamentais:

- natureza das forças de ligação;

- índice de refracção da luz.

Minerais com ligações covalentes e com elevados índices de refracção tendem a apresentar brilho adamantino. Minerais com ligações iónicas e com baixos índices de refracção tendem a apresentar brilho vítreo. Os minerais com elevados índices de refracção (minerais opacos) apresentam um característico brilho metálico. Os minerais translúcidos em que existem múltiplas reflexões da luz a partir de planos situados abaixo das superfícies possuem brilho nacarado.

d) Diafaneidade ou transparência

A diafaneidade é a maior ou menor permeabilidade dos minerais à luz, isto é, a quantidade de luz que deixam atravessar. Os minerais podem ser:

- hialinos – quando através dos quais os objectos são visíveis sem modificação da cor. - transparentes – quando através dos quais os objectos são visíveis com possível modificação da cor, mantendo-se os contornos nítidos. - translúcidos – quando deixam atravessar parcialmente a luz, mas os objectos não são claramente visíveis. - opacos – quando não se deixam atravessar pela luz.

HialinoTransparenteTranslúcidoOpaco

3.2. Propriedades mecânicasa) Clivagem

Em alguns minerais, devido a acção mecânica, ocorre ruptura segundo superfícies planas e brilhantes, de direcções bem definidas e constantes. A esta propriedade chama-se clivagem.

Esta ruptura ocorre segundo planos, os planos de clivagem. Estes correspondem a planos de fraqueza na estrutura cristalina do mineral, correspondem a planos reticulares entre os quais as forças de ligação são fracas. Os planos de clivagem são sempre paralelos a uma face, efectiva ou possível, do cristal. Os planos de clivagem podem repetir-se paralelamente a si próprios. A clivagem caracteriza-se:

- pela facilidade com que se produz:

- fácil ou - difícil

- pela sua qualidade:

- perfeita – quando a ruptura ocorre segundo superfícies de clivagem lisas e brilhantes. moscovite galena calcite - imperfeita – quando a ruptura ocorre segundo superfícies de clivagem com algumas irregularidades. Exs: granada, anfíbolas, piroxenas. - inexistente – quando o mineral não cliva. Ex: quartzo.

b) Fractura

O modo segundo o qual um mineral se rompe, quando esta ruptura não ocorre ao longo de superfícies de clivagem designa-se fractura.

As superfícies de fractura correspondem a superfícies que intersectam os planos reticulares de estrutura do mineral e segundo as quais as ligações químicas são mais fracas.

Existem quatro tipos de fractura:

- concoidal – quando as superfícies de fractura são lisas e curvas semelhantes à superfície interna de uma concha. Ex: quartzo. - esquirolosa – quando as superfícies de fractura se assemelham a esquírolas pontiagudas (aguçadas), à semelhança da madeira quando parte. Ex: anfíbolas. - irregular – quando as superfícies de fractura são rugosas, irregulares. Ex: turmalina.

ClivagemFractura

c) Dureza

A dureza de um mineral é a resistência que oferece ao ser riscado por outro ou por um objecto. Cada mineral apresenta valores característicos, facilmente determináveis. Esta propriedade depende da estrutura interna do mineral, sendo tanto mais duro quanto mais fortes forem as ligações químicas. A dureza é uma propriedade geologicamente importante uma vez que traduz a facilidade ou dificuldade com que um mineral se desgasta quando submetido à acção abrasiva da água, do vento e do gelo nos processos de erosão e transporte. A dureza poderá ser avaliada comparando-a com a de certos minerais-padrão. A escala de dureza mais vulgar constituída por minerais-padrão, é a Escala de Mohs (proposta em 1822), constituída por 10 graus correspondentes às durezas relativas de 10 minerais, ordenados por ordem crescente de dureza. Cada um dos minerais desta escala risca o anterior, de dureza inferior, e é riscado pelo seguinte na escala, portanto de dureza superior.

Escala de Mohs

Dureza 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Mineral

Ta lc

o

Ge ss

o

Ca lc

it e

Fl uo

ri te

A pa

ti te

Fe ld

sp at

o

Q ua

rt zo

To pá

si o

Co ri

nd o

D ia

m an

te

Usando a Escala de Mohs, a dureza de uma mineral é expressa pelo lugar de ordem que ocuparia na escala, se dela fizesse parte. Diz-se que um mineral é mais duro que outro só se o riscar, sem se deixar riscar por ele. Dois minerais têm a mesma dureza quando se riscam ou não se riscam mutuamente.

Para determinar a dureza de um mineral selecciona-se uma aresta viva, livre de impurezas, com a qual se experimenta riscar os sucessivos termos da Escala de Mohs, no sentido descendente de dureza, até surgir o primeiro que se deixe efectivamente riscar pela amostra em estudo.

Exemplo: se o mineral em estudo riscar a fluorite e, por sua vez, for riscado pela apatite, a sua dureza será, aproximadamente, 4,5.

Os termos da Escala devem ser percorridos do mais duro para o menos duro de modo a evitar o constante desgaste dos minerais menos duros. Quando não se dispõe de uma Escala de Mohs a determinação da dureza relativa é conseguida com base na seguinte informação: - dureza da unha do dedo2,5- dureza de uma moeda de cobre3,0- dureza da lâmina de canivetequase 5- dureza do vidro5,5- dureza do aço de uma lima6,5 A variação dos valores da dureza relativa dos termos da Escala de Mohs não corresponde à variação da dureza absoluta dos mesmos termos da Escala. Os valores da dureza absoluta são obtidos com o auxílio de aparelhos como o esclerómetro.

Escala de durezas absolutas Dureza 0,03 1,25 4,5 5,0 6,5 37 120 175 1000 140000

Mineral

Ta lc

o

Ge ss

o

Ca lc

it e

Fl uo

ri te

A pa

ti te

Fe ld

sp at

o (o

rt óc

la se

)

Q ua

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To pá

si o

Co ri

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3.3. Densidade A densidade relativa de um mineral indica o número de vezes que a massa desse mineral é superior à massa de igual volume de água, estando esta à temperatura de 4°C. Em laboratório utiliza-se a Balança de Jolly para determinar a densidade relativa dos minerais. A densidade relativa (d) é determinada ela razão:

d = P PP’

em que P é a massa do mineral e P’ é a massa desse mineral mergulhado em água .

PP’ é o valor da impulsão, isto é, a massa do volume de água igual ao volume do mineral mergulhado.

A densidade relativa depende: - da massa atómica dos átomos que constituem o mineral; - da distribuição espacial dos átomos; - da pressão; - da temperatura. Exemplos: - grafite: 2,2 - gesso: 2,3

- halite: 2,2 - calcite: 2,7 - moscovite: 2,7 - biotite: 2,8 a 3,2 - quartzo: 2,6 - granada: 3,5 a 4,3 - berilo: 2,7 - turmalina: 3 a 3,3

- hematite: 5 - pirite: 5,2 - piroxenas: 3,2 a 3,9 - feldspatos potássicos: 2,6

4. Propriedades químicas

4.1. Sabor

Para a identificação de alguns minerais pode-se testar o sabor, tomando as devidas precauções em superfícies de clivagem/fractura recentes. A halite pode distinguir-se de outros minerais hialinos e de baixa dureza devido ao seu sabor salgado.

4.2. Efervescência Os minerais que possuem na sua composição carbonatos (CO32-) reagem com os ácidos, libertando CO2 durante a efervescência. A forma como reagem com os ácidos podem ajudar a identificar os minerais:

- a frio, com efervescência evidente (calcite - CaCO3, aragonite - CaCO3, malaquite - Cu2CO3(OH), Azurite Cu3(CO3)2(OH)2);

- a frio, com efervescência pouco evidente (dolomite - CaMg(CO3)2, magnesita - MgCO3)

- a quente ou reduzido a pó (cerussita - PbCO3)

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