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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL
INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS
DEPARTAMENTO DE MINERALOGIA E PETROLOGIA
DISCIPLINA GEO 03021
APOSTILA 1
MINERALOGIA
MINERALOGIA FÍSICA
2013
Bibliografia Essencial:
DANA, J.D. 1976. Manual de mineralogia. Rio de Janeiro, vol 1 e 2.
DEER, W.A.; HOWIE,R.A.; ZUSSMAN, J. 1966. Minerais constituintes das rochas –
Uma introdução.Fundação Calouste Gubenkian, Lisboa, 558 p.
FUJIMORI, S. e FERREIRA, Y.A. 1979. Introdução ao uso do microscópio
petrográfico. Centro Editorial e Didático da UFBA, Salvador, 202 p.
KERR, P.F. 1977. Optical mineralogy. McGraw-Hill, Boston, 492 p.
KLEIN, C. e HURLBUT, C.S.Jr.1999. Manual of mineralogy (after James D.Dana).
John Wiley & Sons, 681p.
LEINZ, V. e SOUZA CAMPOS, J.E. 1982. Guia para determinação de minerais. Comp.
Editora Nacional, São Paulo, 149 p.
NESSE, W.D. 2000.Introduction to mineralogy. Oxford Univ. Press. 437 p.
Bibliografia Básica:
MACKENZIE, W.S. e GUILFORD, C. 1980. Atlas of rocking minerals in thin section.
Longman, New York, 98 p.
WENK, H-R EBULAKI, A. 2004. Minerals.Their constitution and origin. Cambridge
Univ. Press. 646 p.
Bibliografia Complementar:
PUTNIS, A. 1966. Introduction to mineral sciences. Cambridge Univ. Press. 437 p.
ROUBALT, M. 1963. Détermination des minéraux des roches au microscope
polarisant. Lamarre-Ponant, Paris, 365 p.
SHELLEY, D. 1985. Optical mineralogy. Elsevier Science Publishers, New York, 321
p.
WAHLSTROM, E.E. 1979. Optical crystallography, John Wiley & Sons, New York,
488 p.
Webgrafia:
www.webmineral.com é um site indispensável, completo e constantemente atualizado
sobre todas as espécies minerais que existem.
www.mindat.org é especializado em fornecer as localidades em que os minerais já
foram encontrados, com as respectivas referências bibliográficas.
www.galleries.com fornece informações adicionais, com vários detalhes que os outros
não discutem.
http://www.rc.unesp.br/igce/petrologia/nardy/elearn.html fornece textos em pdf,
mineralogia prática e sistemática de minerais.
INTRODUÇÃO - CONCEITOS GERAIS
A MINERALOGIA é o estudo dos minerais, substâncias cristalinas que
ocorrem na natureza. A Mineralogia constitui uma disciplina básica na formação
profissional de geólogos e engenheiros de minas, cujo principal objeto de estudo são as
rochas (agregados de minerais).
As diferentes espécies minerais seguidamente se apresentam sob a forma de
poliedros limitados por faces planas: os cristais. Cristal é definido como sendo "todo
corpo que, ao passar do estado gasoso ou líquido ao estado sólido (sublimação ou
solidificação), devido à ação de forças interatômicas, adquire uma ordenação estrutural
de seus elementos e, por isso, manifestará uma forma poliédrica exterior".
Portanto, a característica básica do estado cristalino é o arranjo ordenado dos
elementos constituintes da matéria. Quando este arranjo ordenado não é alcançado, a
matéria constituirá um corpo amorfo, de estrutura desordenada, à semelhança do vidro,
sem forma exterior definida. Portanto, "o aspecto exterior depende do arranjo interno
das moléculas constituintes”.
A Cristalografia estuda os cristais e se divide em duas partes.
A Cristalografia Geométrica "é a parte da ciência dos cristais que tem por
objetivo o estudo da morfologia externa que estes apresentam e está inteiramente
baseada na existência de elementos de simetria e em algumas leis fundamentais".
A Cristalografia Ótica "é a parte da cristalografia que estuda as
características dos minerais ao microscópio polarizador, no intuito de identificar
as diferentes espécies minerais".
A Mineralogia estuda os minerais, que se dividem em transparentes e opacos.
A Petrografia descreve as rochas e a Petrologia estuda a origem das rochas.
Um cristal, portanto, possui uma composição química definida e uma
estrutura atômica também definida.
Alguns exemplos de espécies minerais comuns:
quartzo - SiO2 Devido a sua estrutura interna,
pirita - FeS2 esses minerais apresentam
calcita - CaCO3 propriedades importantes.
cassiterita - SnO2
halita - NaCl
MINERAIS
A vida dos seres humanos é amplamente influenciada pela presença dos
minerais. Muitos recursos naturais usados na fabricação de produtos nos quais a
civilização e as nossas vidas dependem, têm sua origem em minerais encontrados nas
rochas e solos. Os alimentos crescem em solos compostos por minerais. A segurança e a
estabilidade de estruturas como estradas, edifícios, pontes, túneis, galerias em minas,
frentes de lavras, etc, dependem das propriedades mecânicas das rochas e dos solos
sobre os quais foram construídos e estes, por sua vez, são reflexo das propriedades e
texturas dos minerais nas rochas fornecem informações que permitem aos geocientistas
formularem teorias a respeito da história da Terra.
O termo mineral é usado de formas muito variadas: em sentido econômico,
significa qualquer material de “valor” extraído da terra, incluindo carvão, óleo, areia,
cascalho, minério de ferro e mesmo água subterrânea; os nutricionistas usam o termo
para designar compostos ou elementos químicos importantes na nutrição. No senso
comum, tudo o que não é vegetal ou animal pode ser considerado mineral.
Nas geociências, entretanto, a definição de mineral é mais restrita e é nela que se
baseiam todos os conceitos em geologia.
NOMES DE MINERAIS
Aproximadamente 3500 minerais são conhecidos, descritos e possuem nomes
específicos pelos quais são identificados no mundo inteiro. Entretanto, menos de cem
espécies são comuns na natureza.
Para que um mineral seja reconhecido como tal e receba um nome, alguns
critérios devem ser seguidos, tais como: o mineral deve obedecer à definição completa;
não deve ter sido anteriormente descrito; a sua estrutura cristalina e a sua composição
química precisam ser acuradamente determinadas e uma amostra deve ser guardada em
local apropriado como museu ou coleção de institutos de pesquisa ou universidades.
O nome de um mineral pode estar relacionado com a pessoa ou o local onde
foi encontrado, por exemplo andradita e vesuvianita, respectivamente. Ou ainda, seu
nome pode ser uma alusão à sua composição química ou propriedade física, como
zircão e magnetita. Alguns minerais têm nomes cuja origem foi perdida em mitos da
antiguidade.
1. MINERAL
“Elemento ou composto químico cristalino resultante de processos geológicos”
(CNMMN, 1995).
“MINERAL é todo corpo sólido homogêneo, que ocorre na natureza e possui um
arranjo atômico altamente ordenado e uma composição química definida, embora
geralmente não fixa. É comumente formado por processos inorgânicos” (KLEIN &
HURLBUT, 1993).
A definição acima afirma que um mineral é um “corpo sólido homogêneo”. Isto
significa que um mineral não pode ser fisicamente subdividido em compostos químicos
mais simples. A qualificação “sólido” exclui gases e líquidos. Como exemplo, temos a
H2O, a qual como gelo numa geleira é um mineral, mas como água não o é. As
partículas de água que são livres podem mover-se em qualquer direção no líquido,
tornam-se fixas em sua posição e se dispõem em uma ordem definida para constituírem
massa cristalina sólida, o gelo. Exceção à regra é o mercúrio líquido encontrado em
alguns depósitos de mercúrio, o qual embora líquido, é considerado mineral.
Um “arranjo atômico altamente ordenado” indica uma estrutura interna dos
átomos ou íons dispostos segundo um padrão geométrico regular. Os minerais são,
então, CRISTALINOS.
O termo “cristalino”, como usado geralmente em mineralogia, significa um
ordenamento cristalino numa escala que possa produzir um padrão indexável de
difração (isto é, com índices de Miller) quando a substância é atravessada por uma onda
com um comprimento adequado (raios-x, elétrons, nêutrons, etc.).
SUBSTÂNCIA CRISTALINA é toda substância sólida que possui estrutura
interna ordenada de seus átomos, podendo apresentar uma forma externa regular
e poliédrica. O termo CRISTAL é geralmente utilizado no sentido tradicional de sólido
de forma geométrica regular limitado por superfícies planas.
SUBSTÂNCIA AMORFA é toda substância que não apresenta uma
estrutura interna ordenada de seus átomos ou íons e que, portanto, exibe uma
forma externa irregular. Os seus constituintes mostram uma distribuição caótica. As
substâncias amorfas possuem uma instabilidade físico-química e, consequentemente,
uma tendência a adquirir uma estrutura interna ordenada, passando ao estado cristalino.
“As substância amorfas de ocorrência natural, semelhantes aos minerais na
química e na ocorrência, são chamadas de MINERALÓIDES e, juntamente com os
minerais, são estudadas na Mineralogia” Ex.: limonita, FeO.OH.nH2O e alofano, um
aluminossilicato hidratado. Os MINERALÓIDES são comumente formados em
condições de baixa temperatura e baixa pressão e geralmente originados durante os
processos de intemperismo (alteração dos minerais e rochas e formação de novos
minerais na superfície terrestre).
Entretanto, algumas substâncias de ocorrência natural não são cristalinas.
Tais substâncias podem ser divididas em duas categorias:
- substâncias amorfas, são aquelas que nunca foram cristalinas e
que não difratam raios-x nem elétrons, e
- substâncias metamictas, são aquelas que já foram cristalinas,
mas cuja cristalinidade foi destruída por radiação.
Há certa relutância, por parte de alguns mineralogistas, de aceitar substâncias
amorfas como minerais devido à impossibilidade de caracterizá-las completamente, mas
algumas substâncias amorfas foram aceitas como minerais pela Comissão Internacional
responsável pela análise e nomenclatura dos novos minerais propostos (CNMMN).
As bases para a aceitação de uma fase amorfa de ocorrência natural como um
mineral poderiam ser:
- uma série de análises químicas quantitativas completas suficientes para revelar
a composição química de todas as partículas do espécime,
- informação físico-química (geralmente por espectroscopia) que prove que a
fase é única, e
- evidência de que o material não pode produzir um padrão de difração
“indexável”, tanto em estado natural como depois de tratamento por algum processo
físico-químico em estado sólido, como por exemplo, por aquecimento.
A afirmação de que mineral tem “uma composição química definida” implica
na possibilidade deste ser expresso por uma fórmula química específica. O mineral
chamado quartzo, por exemplo, é expresso pela composição química SiO2 e por não
conter outros elementos químicos, além do silício e do oxigênio, apresenta uma fórmula
definida. O quartzo é, então, uma substância pura, mas a maioria dos minerais não
tem composições químicas bem definidas, admitindo muitas variações. Como
exemplo, constitui um carbonato de Ca e Mg puro, pois pode conter quantidades
consideráveis de Fe e Mn ocupando o lugar do Mg. Como estas quantidades variam em
cada situação, a composição dolomita oscila dentro de certos limites, não sendo fixa. A
dolomita, então, pode ser expressa por uma fórmula mais geral: Ca (Mg, Fe,Mn)(CO3)2.
A qualificação “que ocorre na natureza” distingue entre aquelas substâncias
formadas por processos naturais (=minerais) e aquelas geradas em laboratório. Os
laboratórios produzem rotineiramente equivalentes sintéticos de muitos materiais
naturais, incluindo gemas valiosas como esmeraldas, rubis e diamantes. Nestes casos,
utiliza-se o nome do mineral seguido do adjetivo “sintético”.
Existem na natureza substâncias organicamente produzidas (biogênicas) que
respondem a todas as exigências de um mineral, mas que não podem ser consideradas
minerais por terem sido formadas por processo biológicos, sem componentes
geológicos. Como por exemplo, citamos as carapaças de carbonato de cálcio dos
moluscos marinhos, os cálculos renais e cristais em tecidos de plantas. Já os calcários e
os fosfatos formados por organismos marinhos e os minerais de enxofre formados pela
matéria orgânica em folhelhos negros são considerados minerais.
O carvão e o petróleo são frequentemente chamados de combustíveis minerais,
mas embora formados na natureza, não apresentam uma composição química definida
nem um arranjo atômico, não podendo ser considerados minerais.
1.1. Estabilidade sob condições ambientais
Muitos minerais foram formados em condições de alta temperatura e pressão
(ou ambas) e são meta-estáveis sob condições ambientais, outras tendem a hidratar ou
desidratar quando retirados de seu lugar de origem. Tais minerais podem requerer
procedimentos especiais para prevenir a sua decomposição antes de terminada a
investigação. O uso de procedimentos especiais na investigação não impede a aceitação
de uma substância meta-estável ou instável como mineral se ela puder ser
adequadamente caracterizada e se ela preencher outros critérios para ser um mineral.
1.2. Substâncias Extraterrestres
Substâncias extraterrestres como meteoritos, pedras da lua, etc., foram,
aparentemente, produzidos por processos similares àqueles da Terra e, por isso, tais
processos agora são chamados de geológicos, mesmo que o termo “geologia”
significasse originalmente o estudo de rochas neste planeta. O estudo das feições
geológicas dos planetas, por exemplo, pela NASA, é chamado de “astrogeologia”.
Portanto, componentes de ocorrência natural de rochas extraterrestres e poeiras
cósmicas são consideradas minerais, como, por exemplo, o mineral lunar tranquilitita.
1.3. Substâncias Antropogênicas
Substâncias antropogênicas são aquelas produzidas pelo homem e não
são consideradas minerais. Se tais substâncias forem idênticas a minerais, podem ser
chamadas de “equivalentes sintéticos” dos respectivos minerais.
1.4. Substâncias Antropogênicas modificadas geologicamente
Compostos químicos formados pela ação de processos geológicos sobre
substâncias antropogênicos tem sido aceitos, até agora, como minerais, como o mineral
Laurita, formado pela reação da água do mar com sobras metalúrgicas antigas. No
entanto, atualmente muitos materiais exóticos são produzidos e é grande a possibilidade
de que tais substâncias possam ser colocadas em um ambiente geológico onde gerem
novos produtos que poderiam ser considerados novos minerais. Por isso a CNMMN
estipulou que, no futuro, compostos químicos formados pela ação de processos
geológicos em substâncias antropogênicas não podem ser consideradas como minerais.
Alguns compostos químicos formados pela ação de processos geológicos em
rochas ou minerais que foram expostos a tais processos pela atividade do Homem
(abertura de minas, entulhos de minérios, abertura de estradas, etc..) foram aceitas como
minerais no passado e, se a exposição não foi intencional (não foi feito com o propósito
expresso de criar novos minerais), estas substâncias podem ser aceitas como minerais.
Compostos químicos formados por incêndios em minas são considerados como um caso
especial, porque nem sempre é claro se houve ou não envolvimento humano na causa do
incêndio, e por isso as substâncias não são aceitas como minerais.
2. PROPRIEDADES DAS SUBSTÂNCIAS CRISTALINAS
2.1. HOMOGENEIDADE
A matéria apresenta como propriedades essenciais a homogeneidade e a
anisotropia. A HOMOGENEIDADE consiste na igualdade de propriedades em partes
da mesma forma, dimensões e orientação espacial dos cristais e, portanto, também dos
minerais, como já dito anteriormente. Uma substância homogênea não pode ser
fisicamente subdividida em compostos químicos mais simples.
2.2. ISOTROPIA E ANISOTROPIA
ISOTROPIA é igualdade de reações nas diferentes direções e
ANISOTROPIA consiste na variação das reações nas diferentes direções,
apresentadas por um corpo, quando submetido à ação de um agente físico.
Senarmont demonstrou a anisotropia cristalina numa experiência clássica ilustrada na
Figura abaixo. Utilizando para a experiência uma placa de vidro e uma placa de gipsita,
CaSO4.nH2O, passou sobre estas uma camada de cera e aplicou calor em determinados
pontos. Observou que na placa de vidro a aplicação de calor fez com que a cera gerou
elipses pela fusão da cera. As figuras circulares mostraram que o calor no vidro se
propagou igualmente em todas as direções, demonstrando a isotropia das
substâncias amorfas. As elipses geradas pelo calor na placa de gipsita indicaram
que este se propagou diferentemente conforme a direção considerada,
demonstrando a anisotropia das substâncias cristalinas.
Somente as substâncias cristalinas, incluindo portanto, os minerais, podem
apresentar propriedades vetoriais, isto é, aquelas que dependem de direção. Como
exemplo, temos as propriedades vetoriais contínuas, como a propagação do calor e a
propagação da luz e as propriedades vetoriais descontínuas, como a clivagem. A
clivagem consiste na propriedade que alguns minerais apresentam de se partirem
facilmente segundo determinados planos ou direções, específicas para cada espécie
mineral. As micas, por exemplo, possuem uma direção de clivagem basal muito boa.
2.3. ISOMORFISMO E POLIMORFISMO
ISOMORFISMO é o fenômeno pelo qual duas ou mais substâncias,
pertencendo à mesma função química, apresentando o mesmo tipo de retículo cristalino
e elementos ou volumes atômicos aproximados, formam cristais de mistura de
diferentes proporções.
A tolerância máxima de mistura num mineral é de 15% ou seja, um mineral
pode apresentar no máximo 15% de elementos estranhos à sua composição química
"oficial". Acima de 15%, já é considerado isomorfismo.
O isomorfismo mais importante é o da albita / anortita. Este isomorfismo
forma a série isomórfica dos plagioclásios (ou feldspatos calcosódicos ou feldspatos
triclínicos). A importância deste isomorfismo parte do fato de que os plagioclásios
serem minerais essenciais para muitas rochas.
albita : Na2O . Al2O3 . 6SiO2 - símbolo Ab
anortita: CaO . Al2O3 . 2SiO2 - símbolo An
A partir destas duas substâncias forma-se a série variando-se sistematicamente
as proporções de mistura dos dois:
An 0 - 10% : albita An 50 - 70% : labradorita
An 10 - 30% : oligoclásio An 70 - 90% : bitownita
An 30 - 50% : andesina An 90 - 100% : anortita
O plagioclásio de nome oligoclásio é característico de granitos, enquanto que o
plagioclásio de nome andesina é típico para dioritos e a labradorita ocorre em gabros.
POLIMORFISMO é o fenômeno pelo qual uma determinada substância se
apresenta em natureza sob aspectos estruturais diversos, variando as suas propriedades
físicas.
O exemplo mais famoso é o do diamante e do grafite:
diamante : transparente, incolor, dureza 10, denso
grafite : opaco, preto, dureza 1,5, menos denso
Os dois têm por composição química o carbono, mas no diamante há uma rede
cúbica e no grafite uma rede hexagonal: logo, as variações nas propriedades devem-se
às características dos retículos cristalinos.
Tem-se assim, os minerais DIMORFOS (com duas formas diferentes), e os
TRIMORFOS (com três formas diferentes):
Exemplos:
FeS2 : pirita (cúbica, dureza 6, densidade 5)
marcassita (ortorrômbica, dureza 6, dens. 4,85)
CaCO3: calcita (trigonal, dureza 3, dens. 2,71)
aragonita (ortorrômbica, dureza 3,5, dens. 2,95)
SiO2 : quartzo, tridimita e cristobalita
TiO2 : rutilo, anatásio e brookita
2.4. IMPERFEIÇÕES
São aquelas modificações que atingem o cristal que não destroem sua
condição de poliedro convexo de faces planas.
Quanto maior o cristal, maior a possibilidade de ocorrerem imperfeições.
Há vários tipos:
a) Estriações
Certos cristais apresentam suas faces percorridas por estrias, sempre em
direções constantes. Podem ser paralelos ou perpendiculares aos eixos do cristal.
Estas estrias podem ser interpretadas como saliências ou reentrâncias. Quando as
estrias são exageradas, resulta uma imperfeição chamada de cristal fasciculado. São
exemplos de estrias:
pirita: são cubos com estrias em 3 direções, a chamada estriação triglifa
limonita: pode ter também estriação triglifa, mas é uma alteração da pirita,
molécula por molécula, de dentro para fora. Seria uma pirita limonitizada.
quartzo : os cristais prismáticos bipiramidados apresentam estrias
perpendiculares ao eixo principal "z". Com esta posição podemos orientar o cristal.
berilo : são cristais prismáticos, hexagonais, com estrias paralelas ao eixo
principal "z", mas são estrias muito leves.
turmalina: cristais prismáticos trigonais, com estrias paralelas ao eixo "z".
As estrias são muito salientes.
cassiterita: possui estrias discretas.
topázio: o mineral é rômbico e tem estrias bem marcadas e paralelas ao eixo
"z" do prisma, o que permite orientar o cristal.
b) Pontuações
São pequenas cavidades submicroscópicas, dificilmente visíveis a olho nu. São
imperfeições de crescimento e prejudicam o brilho do mineral. Junto com as inclusões
formam a jasse.
Quando as pontuações são muito grandes, parece que o mineral está atacado
pelo cupim.
c) Tremonhas
Quando há uma supersaturação no líquido ou no vapor que gera o cristal,
ocorre um escalonamento das faces do cristal. São as tremonhas. É muito comum na
natureza (sal-gema), sendo fácil de reproduzir em laboratório.
O crescimento dá-se na direção da aresta e do vértice, logo o cristal
apresentará como poliedro interrupções de crescimento que aparecem sob a forma de
cavidades. Pode-se também ter um tipo de tremonha exagerado, quando o mineral
solidifica rapidamente. Aparecem então faces escalonadas e arestas abauladas. A
origem das tremonhas é ligada a problemas de crescimento exagerado em
determinadas direções (arestas e vértices) em detrimento de outras (faces).
d) Esqueletos Cristalinos
Neste caso ocorre o crescimento das arestas, deixando um espaço vazio entre
elas, devido ao crescimento desigual do cristal. Um segundo cristal engloba depois o
primeiro que não cresce mais. As direções cristalográficas do primeiro estão bem
definidas. Ex.: magnetita e ilmenita, safira e topázio
e) Inclusões
Em si não são imperfeições, pois é o englobamento de uma substância por
outra, mas esta última fica orientada. Pode-se ter bolhas de gás, líquidos, agulhas de
minerais (rutilo, amianto, etc.), minerais pequenos (pirita, apatita, etc) como inclusões.
As inclusões podem ser orientadas e são estas que mais interessam. Podem ser
micro- ou macroscópicas.
Ex: quartzo aventurino (com palhetas de mica), de origem metamórfica
quartzo cabelo de vênus (com cristais aciculares de rutilo),
de origem ígnea.
2.5. DEFORMAÇÕES
São aquelas modificações que modificam o caráter de poliedro convexo de
faces planas do cristal.
A mais importante deformação é o arredondamento das faces (abaulamento ou
bombeamento) pela gênese. Possui duas causas: crescimento anormal ou presença de
impurezas. Exemplos:
turmalina : seu hábito é um prisma trigonal mas com faces curvas
diamante : diamantes pequenos são abauladas geneticamente.
Exclui-se os casos de abrasão natural.
2.6. PSEUDOMORFISMO
PSEUDOMORFISMO ou pseudomorfose ocorre quando a estrutura interna
de um cristal não corresponde à sua forma externa. Por exemplo: um retículo cúbico
formando um cristal de hábito triclínico. Ocorre de 4 maneiras:
a) Inversão
Ocorre quando há uma mudança na estrutura cristalina, sem modificação na
composição do material. O exemplo clássico é a aragonita que se transforma em
calcita.
Às vezes a nova forma é mantida através de um sistema complexo de maclas na
nova estrutura.
Inversão pode ocorrer facilmente, sem produzir muitas mudanças nos
caracteres físicos, de tal maneira que a nova fase pode ser chamada pelo mesmo nome.
Ex.: boracita - isométrica acima de 265*C
- ortorrômbica com formas cúbicas a temperaturas
menores
leucita - isométrica acima de 665ºC
- tetragonal abaixo de 665 ºC
b) Alteração
Ocorre quando há mudança na composição do cristal:
- por adição de alguma substância nova
- por remoção de algum material original ou
- ambos os casos
Há vários exemplos:
anidrita (CaSO4) - gipso (CaSO4.H2O)
galena (PbS) - anglesita (PbSO4)
pirita (FeS2) - limonita (Fe2O3.nH2O)
c) Substituição
Em alguns casos todo o material do cristal pode ser lentamente removido em
solução com deposição simultânea de outra substância. Ex.: quartzo com forma de
fluorita
d) Incrustação e Infiltração
São menos comuns e produzem pseudomorfoses menos perfeitas. Ocorrem
quando um mineral se deposita como crosta acima de outro ou quando a deposição de
um mineral, a partir de soluções, se dá em cavidades deixadas pela remoção em
solução de cristais de outro mineral.
3. CRISTALIZAÇÃO
Os cristais e minerais são formados a partir de soluções, fusões ou vapores.
Como por exemplo, de cristalização a partir de soluções, temos o cloreto de sódio
dissolvido na água. A cristalização pode acontecer a partir de uma solução pela
evaporação do solvente. Se a água evaporar, a solução passa a conter mais e mais Na+
e
Cl- por unidade de volume até ao ponto em que a água restante não poderá mais reter
todo sal em solução e os sais começam a precipitar. Se a evaporação da água for muito
lenta, os íons de Na e Cl se agruparão para formar um ou poucos cristais com formas
características e também com uma orientação comum. Se a evaporação for rápida,
muitos centros de cristalização se estabelecerão, geralmente resultando em muitos
cristais pequenos e não orientados.
Cristais também se formam a partir de soluções pelo abaixamento da
temperatura ou da pressão. A água quente dissolverá mais sal que a água fria e, se a
solução quente se resfriar,atingirá um ponto em que a solução se tornará
suficientemente concentrada para o sal cristalizar. Quanto mais alta for a pressão, mais
água salgada poderá permanecer em solução. Desta forma, o abaixamento da pressão de
uma solução saturada resultará em supersaturação e os cristais se formarão.
Cristais se formam de uma fusão da mesma maneira que se formam a
partir de uma solução. O exemplo mais simples de cristalização a partir de uma fusão
é a formação de cristais de gelo, quando a água congela. Quanto mais a temperatura
baixa, as moléculas de água, que estavam livres para se mover em qualquer direção no
estado líquido, se fixam e se arranjam numa ordem definida, formando os cristais de
gelo. A formação das rochas ígneas a partir de magmas fundidos, embora mais
complexa, é semelhante ao congelamento da água. Num magma muitos íons de
elementos estão num estado não combinado, embora haja considerával ligação de íons e
grupos iônicos. O crescimento de cristais num magma que se resfria é resultado de duas
tendências que competem entre si: 1) vibrações termais que tendem a destruir os
núcleos de minerais potenciais e 2) forças de atração que tendem a agregar átomos
e/ou íons em estruturas cristalinas. Conforme a temperatura cai, o efeito da primeira
tendência diminui, o que permite o domínio do efeito das forças de atração e o aumento
da cristalização.
Embora a cristalização a partir de um vapor seja menos comum, os
princípios são praticamente os mesmos. Conforme o vapor resfria, os átomos ou
moléculas dissociados se aproximam, eventualmente se ligando num sólido cristalino.
Como exemplos, temos a formação de flocos de neve a partir do vapor de água e a
formação de cristais de enxofre na base de fumarolas ou nos vulcões.
4. CRESCIMENTO DE CRISTAIS
A maioria dos cristais bem formados são oriundos de deposição química, a
partir de uma solução ou de uma fusão num espaço aberto, como uma cavidade na
rocha, onde os cristais tem espaço para se desenvolver, formando faces perfeitas.
O primeiro estágio no crescimento de um cristal é o da “nucleação”, o qual diz
que o crescimento somente pode iniciar depois da formação de um “núcleo” ou
“semente”. Na maioria dos casos, os “núcleos” são os produtos iniciais de
precipitação num ambiente rico em água ou de cristalização no caso de fusão. Um
“núcleo” é o resultado da aglomeração de vários íons, na solução ou na fusão, a fim
de formar um padrão estrutural regular inicial de um sólido cristalino. Por
exemplo, na evaporação de um lago salino, as condições devem ser apropriadas para a
precipitação ao acaso de núcleos de NaCl. Isto significa que os íons de Na+ e Cl _ que se
alternam, conforme exigido pela estrutura do NaCl, halita ou sal de cozinha (Fig. 3). A
formação de um cristal único de halita é geralmente precedida pela formação aleatória
de um grande número de núcleos potenciais. A maioria destes núcleos não progredirá
como um cristal, porque numa solução saturada, no caso com respeito aos íons de Na e
Cl, existe também uma tendência dos núcleos a serem redissolvidos em solução.
Isto acontece porque estes minúsculos inícios de uma estrutura ordenada tem uma área
superficial muito grande, com respeito ao volume e uma grande área superficial
implica no fato de que existam muitos átomos, na superfície externa do cristal, com
ligações químicas “incompletas” ou “não plenamente satisfeitas”. Este cristal com
uma grande área superficial é mais solúvel do que um cristal com um grande volume, no
qual a maioria dos átomos estão internos, com ligações químicas plenamente satisfeitas.
Para que um núcleo sobreviva, este deve crescer rapidamente a fim de reduzir a
sua energia superficial e, consequentemente, a sua solubilidade. Se este núcleo
alcançar um “tamanho crítico” através da deposição rápida de contínuas camadas de
íons, ele terá uma grande chance de sobreviver como um grande cristal.
5. A ABUNDÂNCIA DOS ELEMENTOS QUÍMICOS NA CROSTA
TERRESTRE.
A CROSTA TERRESRE (FIG. 5A) consiste na camada estrutural mais externa
do globo terrestre, a qual pode atingir profundidade de até 100km, sendo formada por
materiais rígidos e frágeis. A crosta mostra-se mais espessa abaixo dos continentes
(crosta continental) e mais delgada sob a áreas oceânicas (crosta oceânica), conforme é
ilustrado no detalhe da figura 5A.
Dos 89 elementos químicos de ocorrência natural, somente 8 estão presentes em
quantidades substanciais na crosta terrestre (Tab.1 e Fig. 5 B). Estes elementos: O, Si,
Al, Fe, Ca, Na, K e Mg, fazem parte da composição química da maioria dos minerais
mais comuns na crosta, os quais constituem silicatos e são formados essencialmente por
Si, O e Al ligados aos cátions Ca, Fe, Mg, Na e K. A abundância relativa dos elementos
apresentada na tabela 1 foi determinada a partir da composição média da crosta
calculada com base em 5159 análises químicas de rochas ígneas. Na tabela 1 ainda se
observa que a crosta, em relação à Terra como um todo, é mais rica em Si, Al, K, Ca e
Na e mais empobrecida em Fe e Mg.
6. OS ELEMENTOS E AS LIGAÇÕES QUÍMICAS
A formação de íons.
Íons são átomos que tem um excesso ou uma deficiência de elétrons em relação
ao número de prótons dos núcleos.
Ânions têm uma carga negativa porque têm mais elétrons do que prótons.
Ganham elétrons.
Cátions têm uma carga positiva porque têm menos elétrons do que prótons.
Perdem elétrons.
A carga de um íon é conhecida como sua valência ou estado de oxidação.
A eletronegatividade mede a propensão de um elemento para ganhar ou perder
elétrons. Elementos com baixa eletronegatividade como o Ca (1.00 e o Fe (1.8) perdem
facilmente elétrons de valência para formar cátions. Os metais tipicamente formam
cátions. Em contrapartida, elementos com alta eletronegatividade como o F (4.0) tem
uma forte afinidade por elétrons extra e tendem a formar ânions.
Na cristalização dos minerais, os elementos são atraídos entre si e se ligam de
diferentes formas, de acordo com suas afinidades, ganhando, perdendo ou
compartilhando elétrons, na tentativa de atingir uma configuração eletrônica mais
estável e de mais baixa energia. As ligações químicas que unem os átomos são de dois
tipos:
1) Ligações que envolvem elétrons de valência : iônica, covalente e metálica;
2) Ligações que não envolvem elétrons de valência: van der Waals e Pontes de
hidrogênio.
Ligações Iônicas: formadas por atração eletrostática entre íons de carga positiva e
negativa. Na halita (NaCl), o elétron perdido pelo Na é prontamente aceito pelo Cl, de
forma que possa ter preenchido o seu orbital 3p. Ocorre troca de elétrons e atração
mútua por cargas opostas, ficando o elétron envolvido junto ao cloro. São ligações muito
fortes, pois constituem sólidos cristalinos eletricamente neutros, com forte resistência ao
deslizamento, e, portanto, comportamento frágil (Fig. 5Ca).
Ligações Covalentes: formadas por elétrons compartilhados entre dois átomos, com
superposição dos dois orbitais. A ligação se estabelece, pois os elétrons são atraídos
para os núcleos de ambos os átomos e começam a se mover em torno dos dois. A força
destas ligações é função do grau de superposição dos orbitais – quanto mais
superposição, mais forte a ligação. No caso do diamante, o alto grau de superposição
dos orbitais gera ligações muito fortes, o que é atestado pela elevada dureza (Fig. 5Cb).
Ligações Metálicas: podem ser consideradas como um tipo de ligação covalente, na
qual os elétrons de valência são deslocados e ficam livres para se mover de átomo para
átomo, através da estrutura cristalina. Os elétrons formam uma nuvem ou cola móvel
que une os átomos na estrutura. É favorecida quando o número de elétrons que devem
ser compartilhados é muito grande, como é o caso do sódio que, na sua forma metálica,
precisa compartilhar 7 elétrons. Os não-metais, como necessitam ganhar somente 1 ou 2
elétrons,para atingir a configuração eletrônica de gás nobre, formam ligações covalentes
ou iônicas. Como as ligações metálicas são fracas, os metais tendem a ser macios e
maleáveis (Fig. 5Cc).
Muitas ligações químicas têm características intermediárias entre as ligações
iônicas, covalentes e metálicas típicas. A grosso modo, os valores de letronegatividade
dos elementos envolvidos podem ser usados para estimar a natureza de uma ligação
química. Dos 8 elementos mais abundantes na crosta terrestre (O, Si, Al, Fe, Ca,
Na, K, Mg), formam cátions, quando ligados com o oxigênio e têm eletronegatividade
entre 1.8 (Si) e 0.8 (K). Desta forma, as ligações entre estes metais e o oxigênio variam
de 50% iônicas no caso do Si ligado ao O (silicatos) a 80% iônicas (K-O) e o modelo
iônico serve como uma primeira aproximação para a maioria dos minerais mais comuns,
nos quais o oxigênio é o ânion.
Ligações de van der Waals e Pontes de Hidrogênio: não envolvem elétrons de
valência e dependem de forças eletrostáticas relativamente fracas que podem se
desenvolver por distribuição assimétrica de cargas.
Pontes de Hidrogênio: o gelo é composto por moléculas de H2O ligadas por pontes de
hidrogênio. A ligação ocorre porque a molécula de H2O é polar, devido a alta
eletronegatividade do oxigênio, o qual gera uma polaridade elétrica na molécula pela
grande demanda pelos elétrons compartilhados. Se a temperatura for suficientemente
baixa, as atrações eletrostáticas fracas entre as moléculas polares podem uni-las,
produzindo um retículo hexagonal no caso do gelo, no qual cada molécula de água se
une a 4 vizinhas por pontes de hidrogênio (Fig. 5Cd).
Van der Waals: são produzidas pela polarização das camadas de átomos unidos por
ligações covalentes, quando mais elétrons estarão de um lado da camada do que do
outro. A polarização de uma camada produz uma polarização semelhante nas vizinhas.
As ligações de van der Waals são então produzidas pela atração eletrostática fraca entre
as cargas opostas das superfícies de camadas adjacentes. O grafite é constituído por
folhas de carbono unidos por ligações covalentes e metálicas, que se ligam entre si
fracamente por forças de van der waals. Estas ligações são responsáveis pela sua baixa
dureza e pelo tato untuoso.
Os minerais podem apresentar vários tipos de ligações na sua estrutura, como é o
caso do grafite que mostra ligações covalentes, covalentes/metálicas e van der Waals.
7. ORDEM INTERNA DOS CRISTAIS.
No conceito de “mineral”, é salientada a presença de uma estrutura interna
ordenada, a qual constitui característica fundamental do estado cristalino. A importância
do arranjo atômico ordenado torna-se evidente quando relacionamos o exemplo de
minerais, como o diamante eo grafite (Fig. 4), que embora possuam a mesma
composição química (C – carbono) constituem dois minerais com propriedades físicas
bem diversas por exibirem diferentes estruturas atômicas.
A ordem interna da estrutura cristalina de um mineral pode ser idealizada como
um grupo de átomos repetidos, segundo um arranjo periódico de pontos no espaço.
O primeiro cientista a demonstrar que a forma externa de um mineral é uma
expressão de sua ordem interna foi René Haüy (1743-1822). A figura 5 é uma
ilustração do conceito de Haüy das “moléculas integradoras”, que seriam unidades
minúsculas regularmente empilhadas numa ordem tridimensional, de maneira a
construir os cristais, idéia esta precursora do conceito moderno de “células unitárias”.
7.1. CÉLULA UNITÁRIA.
“A CÉLULA UNITÁRIA constitui a menor unidade da estrutura cristalina
que, quando indefinidamente repetida em três dimensões, constrói o cristal;
consistem de grupos de átomos ligados numa relação espacial fixa (Figs. 6, 7, 8)”.
As células unitárias dos minerais podem ser observadas e delimitadas nas imagens das
estruturas cristalinas obtidas através de microscopia eletrônica de transmissão e a
estrutura cristalina destes determinada pela técnica de difração de raios-X (Fig. 9). As
células unitárias apresentam dimensões da ordem de 5 a 20 ângstroms(Aº), o que
equivale ao intervalo de 0,5 a 2 nanômetros (nm), dimensões estas que podem ser
calculadas através da técnica de difração de raios-X.
7.2. RETÍCULO ESPACIAL.
A fim de proporcionar um entendimento mais claro sobre retículos espaciais, ou
seja, tridimensionais, apresentamos na figura 10, exemplos de retículos bidimensionais,
com as respectivas células unitárias demarcadas. “O arranjo periódico de pontos na
célula unitária é chamado de RETÍCULO ESPACIAL ou RETÍCULO
CRISTALINO, no qual cada ponto reticular possui uma vizinhança idêntica
àquela de todos os outros pontos (Fig. 4 e 6). Um RETÍCULO ESPACIAL é
definido, então, pelas três direções, x, y e z e pelos comprimentos ao longo destes
três eixos (a, b e c), conhecidos como dimensões da célula unitária”. Assim, um
determinado átomo ou íon num mineral está presente sempre no mesmo sítio estrutural
ou atômico, através de toda a sua estrutura cristalina, sendo circundado por um arranjo
idêntico de átomos vizinhos através desta.
7.3. RETÍCULOS DE BRAVAIS.
Auguste Bravais, em 1848, demonstrou que na natureza existem 14 tipos de
retículos espaciais, compatíveis com as 32 classes cristalinas existentes. Os 14
RETÍCULOS ESPACIAIS DE BRAVAIS (Fig. 11) representam as únicas
possibilidades de arranjo periódico de pontos em três dimensões, para as quais é
verdadeira a exigência básica do retículo de que a vizinhança em torno de todos os
pontos reticulares seja idêntica.
Os retículos espaciais são de três tipos:
1) PRIMITIVO (retículo P): mostra um ponto reticular em cada vértice da célula
unitária:
2) DE CORPO CENTRADO (retículo I): apresenta, além de um ponto reticular
em cada vértice, um ponto reticular também no centro da célula unitária;
3) DE FACES CENTRADAS (retículos F ou, A, B ou C): exibe, além de um
ponto reticular em cada vértice, pontos reticulares no centro de todas as faces (F)
ou no centro de um par de faces opostas (A – faces perp. a x; B – faces perp. a y
ou C – faces perp. a z).
Os 14 RETÍCULOS DE BRAVAIS:
1) Cúbico; 8) Ortorrômbico de faces centradas (F);
2) Cúbico de corpo centrado (I); 9) Ortorrômbico de bases centradas (C);
3) Cúbico de faces centradas (F); 10) Monoclínico;
4) Tetragonal; 11) Monoclínico de bases centradas (C);
5) Tetragonal de corpo centrado (I); 12) Hexagonal de bases centradas (C);
6) Ortorrômbico; 13) Romboédrico;
7) Ortorrômbico de corpo centrado (I); 14) Triclínico.
8. SISTEMAS CRISTALINOS. CLASSES CRISTALINAS.
As substâncias cristalinas, em geral, e os minerais, sob circunstâncias favoráveis
de crescimento, desenvolvem superfícies externas planas (faces), as quais assumem
formas geométricas regulares, que são a expressão do arranjo atômico ordenado do
mineral. Nestes cristais com faces bem desenvolvidas, podemos reconhecer aqueles
elementos de simetria já estudados, a saber, eixos de rotação, planos de simetria e centro
de simetria. O estudo sistemático das formas das formas externas dos cristais levou ao
reconhecimento de 32 combinações de simetria ou 32 grupos-ponto de simetria, os
quais correspondem a 32 “classes de simetria” ou “classes cristalinas”.
As 32 classes cristalinas têm características de simetria em comum umas com
as outras, o que permite agrupá-las e 7 sistemas cristalinos diferentes: cúbico ou
isométrico, tetragonal, ortorrômbico, hexagonal, trigonal, monoclínico e triclínico.
“OS SISTEMAS CRISTALINOS se caracterizam, então, pela presença
indispensável de certos elementos de simetria nos cristais e pela possibilidade
destes serem referidos a um mesmo conjunto de eixos cristalográficos, que
constituem linhas de referência imaginárias fixas pela simetria”.
Um conjunto de eixos cristalográficos (cruz axial), é definido pelos ângulos
entre estes eixos, que são em número de 3 ou 4, e pelos seus comprimentos relativos.
SIMETRIA CRISTALINA
1. ELEMENTOS GEOMÉTRICOS DOS CRISTAIS
Faces : planos limitantes de um cristal.
Arestas: linhas formadas pela intersecção das faces.
Vértices: ângulos formados pelo encontro de três arestas ou faces.
Ângulos Planos: ângulos formados pelo encontro de duas arestas.
Ângulos Diedros: ângulos formados pelo encontro de duas faces.
Os CRISTAIS sempre apresentarão estes elementos, pois são POLIEDROS
convexos, isto é, sólidos limitados por polígonos planos, que estão inteiramente de um
dos lados de qualquer plano que contenha uma de suas faces. São sólidos sem
reentrâncias, para os quais podemos aplicar a Lei de Euler: Face + Vértice = Aresta + 2.
2. SIMETRIA, ELEMENTOS DE SIMETRIA
Os minerais mostram pelo arranjo de suas faces uma simetria definida, que permite
agrupá-los em diferentes classes. As operações que podem ser efetuadas com um cristal,
que resultam em fazê-lo coincidir com a posição inicial, são conhecidas como
Operações de Simetria.
Há vários tipos de simetria de acordo com as operações fundamentais de simetria.
São elas:
2.1. Simetria de Translação: ou simetria estrutural – quando um elemento, em três
dimensões, se repete no espaço a intervalos regulares. Ex.: retículo cristalino.
2.2. Simetria de Reflexão: ou simetria por um plano (2 dimensões) – quando um lado é
a imagem do outro num espelho. Plano de simetria é um plano imaginário que divide o
cristal em duas porções idênticas e simétricas em que uma é a imagem especular da
outra. Ex: 4P (4 planos de simetria)
Elemento de Simetria = Plano de Simetria: é um plano imaginário que divide o
cristal em duas porções idênticas e simétricas, em que uma é a imagem especular da
outra. Para cada face, aresta ou vértice de um lado do plano existem correspondentes em
posição semelhante do outro lado do plano.
Anota-se por P, colocando-se como coeficiente o nº de planos de simetria
existentes no cristal. Ex.: 5P no caso da bipirâmide tetragonal. P = m (mirror)
2.3. Simetria de Rotação: ou simetria por uma linha (1 dimensão) – quando girando-se
o cristal em torno de uma linha ou eixo, este repete posições idênticas no espaço durante
uma volta completa.
Elemento de Simetria = Eixo de Simetria: é uma linha imaginária através de um
cristal, em torno da qual o cristal, girando em 360º (uma rotação completa), repete “n”
posições idênticas no espaço.
“n” = ordem do eixo; nº de vezes que a posição se repete numa rotação completa.
Anota-se o eixo por E ou A, colocando-se como índice a prdem do eixo e como
coeficiente o nº de eixos de mesma ordem existentes no cristal.
E2 – eixo binário E3 – eixo ternário
E4 – eixo quaternário E6 – eixo senário
Ex.: E4 4E2 no caso de uma bipirâmide tetragonal
2.4. Simetria de Inversão: ou simetria por um ponto – quando através de um ponto a
imagem pode ser invertida.
Elemento de Simetria = Centro de Simetria: é um ponto imaginário no interior
de um cristal a partir do qual, numa mesma direção, em sentidos opostos e a iguais
distâncias, encontra-se elementos idênticos. Faces semelhantes e paralelas em lados
opostos do cristal indicam a presença de um centro de simetria.
Anota-se por C ou I.
Ex.: E4 4E2 C 5P no caso da bipirâmide tetragonal
2.5. Grupo-ponto de Simetria: conjunto de elementos de simetria que um cristal
apresenta.
Classe de Simetria: representada por um grupo-ponto de simetria, congrega
cristais que possuem o mesmo grupo-ponto de simetria, ou um conjunto de elementos
de simetria. Ex: o cubo possui um grupo-ponto de simetria 3E4 4E2 6E2 C 9P .
2.6. Regras de Simetria:
1- Eixo de simetria de ordem par com plano de simetria perpendicular exige centro de
simetria;
2- Eixo de simetria de ordem par com centro de simetria exige plano de simetria a ele
perpendicular;
3- Eixo ternário com plano de simetria perpendicular exclui centro de simetria;
4- Eixo ternário com centro de simetria exclui plano de simetria a ele perpendicular;
5- Dois eixos de simetria de ordem par perpendiculares exigem um terceiro eixo de
simetria de ordem par a eles perpendicular.
Demonstrou-se que existem somente 32 combinações possíveis dos vários elementos
de simetria, ou seja, existem apenas 32 grupos pontos de simetria.
Estes 32 grupos pontos de simetria foram chamados de classes de simetria ou classes
cristalinas. Definição completa: classe de simetria ou classe cristalina é o conjunto de cristais
diferentes que apresentam o mesmo grupo ponto de simetria.
Embora existam 32 classes, a maioria dos cristais comuns cristaliza em apenas 15
classes. A partir destas 15 classes surgiram os 7 Sistemas Cristalinos. Em muitos livros os
sistemas hexagonal e trigonal são apresentados como um só, havendo, neste caso, apenas 6
Sistemas Cristalinos.
Sistemas Cristalinos são grupos distintos de classes cristalinas, agrupadas pela natureza
análoga dos elementos de simetria que se combinam ou pelo modo com que esta combinação se
efetua:
1 - sistema cúbico
2 - sistema hexagonal
3 - sistema trigonal
4 - sistema tetragonal
5 - sistema ortorrômbico
6 - sistema monoclínico
7 - sistema triclínico
Esses sistemas caracterizam-se:
- pela presença indispensável de certos elementos de simetria
- pela possibilidade de serem referidos a uma mesma cruz axial.
A cruz axial, fundamental para a caracterização dos cristais, é o conjunto de
eixos cristalográficos aos quais são referidas às faces dos cristais. Consideram-se, nesta cruz, 2
fatores:
- inclinação mútua dos eixos
- comprimento relativo dos eixos
Por exemplo, a cruz axial do Sistema Cúbico caracteriza-se por possuir 3 eixos de
comprimento igual e que possuem, entre si, ângulos de 90 graus.
Os Sistemas Cristalinos
Nome do Sistema Número de eixos
da cruz axial do
sistema
Inclinação
relativa entre os
eixos da cruz
axial do sistema
Comprimento
relativo dos eixos
da cruz axial do
sistema
Elementos de
simetria
indispensáveis do
sistema
Cúbico
(Isométrico)
3
90o 90
o 90
o
x = y = z
4E3
Hexagonal
4
90o 90
o 120
o
x = y = z u
E6
Trigonal
(Romboédrico)
4
90o 90
o 120
o
x = y = z u
E3
Tetragonal
(Quadrático)
3
90o 90
o 90
o
x = y z
E4
Ortorrômbico
(Rômbico)
3
90o 90
o 90
o
x y z
3E2
Monoclínico
(Clinorrômbico)
3
90o 90
o
x y z
E2
Triclínico
(Anórtico)
3
x y z C
Cruzes axiais do Sistema Cúbico Sistema Tetragonal Sistemas Hexagonal/Trigonal
Sistema Ortorrômbico Sistema Monoclínico Sistema Triclínico
3. FORMAS CRISTALINAS
Uma forma cristalina constitui-se num grupo de faces de um cristal que guardam a
mesma relação para com os elementos de simetria e exibem as mesmas propriedades
físicas e químicas.
Forma simples é um conjunto de faces equivalentes repetidas pelos elementos de
simetria do cristal.
Forma combinada é formada por mais de uma forma simples.
Forma Aberta: é aquela que não delimita completamente o espaço. Num cristal
deve estar combinada com outras formas.
Forma Fechada: é aquela que delimita completamente o espaço.
3.1. FORMAS CRISTALINAS ABERTAS
Pédio: é uma face isolada, sem repetição pela simetria.
Pinacóide: é um conjunto de duas faces paralelas e interdependentes pela simetria.
Domo: é um conjunto de duas faces não paralelas e simétricas por reflexão (“telhado”).
Esfenóide: é um conjunto de duas faces não paralelas e simétricas exclusivamente por
rotação (“telhado torto”).
Prisma: é um conjunto de três ou mais faces paralelas a uma direção e interdependentes
pela simetria.
Pirâmide: é um conjunto de três ou mais faces não paralelas, interdependentes pela
simetria, cujas arestas convergem para um mesmo ponto.
3.2. FORMAS CRISTALINAS FECHADAS
No sistema cúbico, devido ao alto grau de simetria, todas as formas são
fechadas, recebendo denominações especiais:
Cubo ou Hexedro – 6 faces
Octaedro – 8 faces
Rombododecaedro -12 faces
Trioctaedro - 24 faces
Trapezoedro ou icositetraedro trapezoidal – 24 faces
Tetrahexaedro ou cubo piramidado – 24 faces
Hexaoctaedro – 48 faces
Tetraedro – 4 faces
Piritoedro ou pentágono-dodecaedro – 12
Além das formas do sistema cúbico, há ainda 5 formas cristalinas fechadas:
Biesfenóide: é um conjunto de dois esfenóides interdependentes pela simetria;
Bipirâmide: é um conjunto de duas pirâmides unidas pela base e interdependentes pela
simetria;
Trapezoedro: é uma forma simples fechada, cujas faces são trapezóides, alternando-se
as faces superiores com as inferiores, onde as arestas equatoriais formam um zig-zag,
sendo estas arestas alternadamente de tamanhos diferentes. Há três: trapezoedro
tetragonal, trigonal e hexagonal.
Escalenoedro: é uma forma simples fechada, cujas faces são triângulos escalenos, que
formam pares simétricos, alternando-se os pares superiores com os inferiores. As arestas
equatoriais dispõem-se em zig-zag, apresentando-se todas com igual comprimento. Há
dois: escalenoedros tetragonal e ditrigonal.
Romboedro: é uma forma simples fechada formada por seis faces losangulares iguais,
alternando-se perfeitamente as três faces superiores com as três inferiores. Somente do
sistema trigonal. é uma face isolada, sem repetição pela simetria.
Alguns exemplos de formas combinadas do Sistema Cúbico:
Combinação de Cubo com Octaedro, aumentando progressivamente as faces do cubo e
diminuindo as faces do octaedro:
Combinação de Cubo com Rombododecaedro, aumentando progressivamente as faces
do rombododecaedro e diminuindo as faces do cubo:
Formação de um Cubo-Octaedro distorcido de Fluorita: nesta seqüência, da esquerda
para a direita, foi aumentado o tamanho de uma face do octaedro e depois se diminuiu a
distância entre duas faces do octaedro opostas:
Forma combinada de Cubo 100 e Trapezoedro (ou Icositetraedro) 211, como
ocorre na Analcima, um mineral da Família das Zeolitas, Classe dos Silicatos:
LEIS CRISTALOGRÁFICAS FUNDAMENTAIS
1. LEI DA CONSTÂNCIA DOS ÂNGULOS INTERFACIAIS (LEI DE
STENO, 1669; ROMÉ DE L’ISLE, 1772)
A "Lei de Bravias" afirma que as faces cristalinas formam-se preferencialmente
segundo direções paralelas aos planos reticulares com alta densidade de pontos, ou seja,
de maior densidade atômica (Fig.12). Como o retículo cristalino é propriedade
intrínseca da espécie mineral e as faces tem uma relação direta com as estrutura
cristalina e por isso guardam uma relação definida umas com as outras.
A "Lei de Steno" nos diz que para todos os cristais de uma mesma espécie
mineral, os ângulos medidos entre faces equivalentes mostram um valor constante. Esta
lei não se aplica somente às faces e pode ser estendida a todas a propriedades vetoriais
dos minerais, como a clivagem. Da lei resulta que uma FACE qualquer de um cristal é
definida pela sua posição espacial, ou seja, pelo plano que a contém, independente de
sua forma ou tamanho. Cabe salientar que na natureza os minerais raramente mostram
formas perfeitas ou ideais, apresentando-se em geral malformados (faces equivalentes
com tamanhos e formas diferentes), porém os ângulos entre as faces serão sempre iguais
(Fig. 13). A lei é verdadeira para medidas feitas na temperatura constante, pois os
cristais termicamente anisótropos (todos, exceto aqueles do sistema cúbico) mostram
coeficientes de dilatação diferente para diferentes direções, embora estas variações
angulares sejam pouco significativas (até 0,5º).
A igualdade dos ângulos permanece preservada nas variações de uma mesma
forma cristalina, como no exemplo abaixo, de cristais de quartzo:
Este ângulo é a única característica real da simetria cristalográfica. Uma face
qualquer, portanto, é definida pela sua posição espacial e pode ser substituída por outra
qualquer, paralela, uma vez que os ângulos entre faces adjacentes permanecem
constantes. Esta Lei é aplicável a todas as propriedades direcionais, não somente às
faces (clivagem, por exemplo).
Quando as faces análogas de um cristal tiverem o mesmo
desenvolvimento, tendo a mesma dimensão, diz-se que a forma resultante é regular.
Se o crescimento das faces é perturbado, desenvolvendo-se algumas
faces mais que as outras, fala-se em formas distorcidas.
Mas, cristalograficamente, as duas formas são equivalentes, pois os
ângulos diedros são iguais e a relação das distâncias a que as faces das duas formas
cortam os eixos, são as mesmas.
Se os ângulos entre as faces equivalentes se mantêm constantes para uma mesma
espécie mineral, a morfologia dos cristais e a medição dos angulos interfaciais constitui
uma ferramenta importante na identificação mineralógica, sendo a ciência que trata
desta medição chamada de GONIOMETRIA.
Os instrumentos utilizados para a realização destas medidas são denominados
goniômetros. O goniômetro de contato é um instrumento simples, adequado para
cristais maiores, quando não se necessita de maior precisão (Fig. 14). O goniômetro de
reflexão é utilizado para medição em pequenos cristais, com faces perfeitas e lisas e se
baseia na reflexão da luz pelas faces do cristal (Fig. 15). Coloca-se o cristal a ser
medido sobre o instrumento de modo a ser girado em torno de um eixo e a refletir raios
de luz de suas faces. O ângulo girado para que o cristal lance raios de luz sucessivos de
duas faces adjacentes determina o ângulo entre as faces. Os ângulos medidos são os
ângulos internos, suplementos dos ângulos interfaciais externos e mencionados nos
dados cristalográficos.
Exemplos: hornblenda (anfibólio): ângulo entre (110) e (110) = 55º (bc)
augita (piroxênio): ângulo entre (110) e (110) = 92º (ab)
plagioclásio (feldspato): ângulo entre (001) e (010) = 86º.
2. LEI DA RACIONALIDADE DOS ÍNDICES (LEI DE HAÜY)
A Lei da Racionalidade dos Índices é também chamada de Lei Fundamental,
pois define e expressa numericamente as relações de posição espacial entre as faces
possíveis de cada espécie cristalina.
Enunciado: “Considerando-se os eixos cristalográficos de um cristal e uma
face qualquer deste cristal que intercepte estes eixos, a relação entre os parâmetros
desta face e os de outra qualquer, existente ou possível, será sempre expressa por
números racionais: inteiros ou zero”.
Parâmetros da face ABC: AO,OB e OC
Parâmetros da face A’B’C’: AO’, OB’ e OC’
AO/AO’ : OB/OC’ = m, n, p
A face ABC determina intersecções sobre os 3 eixos coordenados, sendo arestas de um
paralelepípedo primitivo.
Como Haüy determinou experimentalmente, os parâmetros m, n e p são números
inteiros, simples e pequenos e a relação entre eles é sempre simples e racional (Princípio
dos Pequenos Números).
3. ÍNDICES DE MILLER
Ao se relacionar duas faces quaisquer de um cristal pela Lei de Haüy, obtém-se
sempre números racionais que comprovarão a lei, mas que caracterizarão as faces. Para
que seja possível caracterizar e definir faces, deve-se relacioná-las sempre a uma mesma
face padrão para que fiquem evidentes as suas diferenças e semelhanças.
O sistema de índices proposto por Miller relaciona todas as faces a uma
mesma face, que intercepta todos os eixos a uma distância unitária: face parametral
unitária. Obtém-se desta forma, índices fixos para cada face e índices diferentes para
faces diferentes. Os índices informam a posição das faces no espaço, a quais eixos são
paralelas, quais eixos interceptam e qual o tamanho relativo dos segmentos obtidos pela
intersecção dos diferentes eixos.
1 : 1 : 1 h k l - Índices de Miller
OA = 1 = OB = OC
Parâmetros da face ABC : 1 1 1
OA/AO’ : OB/OB’ : OC/ OC’ =
1 / AO’ : 1/OB' : 1/OC’ = h : k : l (Índices de Miller)
Convenções:
- O 1º índice se refere a “x”, o 2º índice se refere a “y” e o 3º índice se refere a “z”;
-É conveniente, quando as intercepções exatas não são conhecidas, usar índices literais;
h, k, l como índices de Miller;
-h – maior índice – menor parâmetro (menor distância parametral): PERTO
-l – menor índice – maior parâmetro (maior distância parametral): LONGE
-k – índice intermediário – parâmetro intermediário.
-Quando as faces interceptam segmentos negativos dos eixos, uma linha é colocada
sobre o índice referente àquele eixo. Ex: h-kl (intercepta o segmento negativo do eixo
y).
TIPOS DE FACES SEGUNDO A NOTAÇÃO DE MILLER
3.1. Face hkl ou 321 : corta os 3 eixos a distâncias diferentes. Ex: hexaoctaedro.
3.2. Face hll ou 211 : corta 2 eixos a mesma distância e o outro eixo a uma distância
menor. Ex: trapezoedro.
3.3. Face hhl ou 221 : corta 2 eixos a distâncias iguais e o outro eixo a uma distância
maior. Ex: trioctaedro.
3.4. Face 1 1 1 : corta os 3 eixos a distâncias iguais. Ex: octaedro.
3.5. Face hl0 ou 320 : é paralela a uma dos eixos e corta os outros dois a distâncias
diferentes. Ex: cubo piramidado.
3.6. Face 1 1 0 : é paralela a um dos eixos e corta os outros dois a distâncias iguais. Ex:
rombododecaedro.
3.7. Face 1 0 0 : é paralela a 2 eixos e corta o terceiro eixo. Ex: cubo ou hexaedro.
PROPPRIEDADES DOS MINERAIS
Os minerais apresentam uma série de características como cor, brilho, dureza,
hábito, etc., que variam de uma espécie para outra, em função da composição química e
estrutura cristalina que apresentam. Embora algumas dessas propriedades possam ser
semelhantes entre diferentes espécies, cada mineral apresenta uma combinação de
características que são únicas, permitindo assim distingui-lo de outros minerais.
As propriedades descritas a seguir, são importantes no reconhecimento das
diferentes espécies minerais. A maioria pode ser reconhecida visualmente em amostras
de mão, ou às vezes requerem o uso de lupas, onde o aumento de 5 a 10 vezes em geral
é suficiente; muitas dessas propriedades podem ainda ser determinadas mediante
ensaios rápidos e simples de serem executados.
1. CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO GRAU DE CRISTALIZAÇÃO:
Dependendo das condições em que um mineral cresce, pode ou não desenvolver
formas cristalinas externas. Quanto ao grau de cristalização, também denominado grau
de perfeição, os minerais podem ser classificados como:
EUÉDRICOS – são minerais que ocorrem bem cristalizados, onde é possível se
identificar facilmente o sistema cristalino e a forma ou combinação de formas presentes.
Ex: granadas, turmalinas.
SUBÉDRICOS – são minerais que aparecem não muito bem cristalizados, com poucas
faces bem formadas; geralmente ainda é possível identificar o sistema cristalino a que
pertencem. Ex: fedspatos.
ANÉDRICOS – são minerais imperfeitos, mal cristalizados, onde não se identificam
formas e nem o sistema cristalino a que pertencem. Ex: calcopirita.
2. HÁBITO CRISTALINO
O hábito de um cristal é a aparência externa comum com que um determinado
mineral ocorre na natureza. Compreende a forma ou combinação de formas cristalinas e
as irregularidades típicas de cada espécie. O aspecto externo de um mineral pode
inicialmente ser dividido em dois grupos: os minerais equidimensionais e os
inequidimensionais; estes apresentam os seguintes hábitos:
PRISMÁTICO – minerais que se apresentam bem desenvolvidos, alongados em uma
direção preferencial que em geral lembra um prisma. Ex: quartzo, turmalina, berilo.
Também é denominado de hábito COLUNAR.
TABULAR – minerais achatados, bem desenvolvidos em duas direções e pouco
desenvolvidos em uma terceira direção. Ex: apofilita.
LAMELAR – minerais com forma achatada, bem desenvolvidos somente em duas
direções. Ex: barita. Os termos LAMINADO, FOLIÁCEO ou MICÁCEO, são
empregados para descrever o hábito dos minerais lamelares muito finos, que se separam
facilmente em folhas finas como as micas.
ACICULAR – minerais em forma de prismas muito finos e alongados, semelhantes a
agulhas. Ex: natrolita.
FIBROSOS - minerais muito finos e alongados, como fibras flexíveis. Ex: serpentinas.
Às vezes são usados os termos CAPILAR ou FILIFORME, quando os cristais lembram
fios de cabelo.
O hábito pode ainda ser denominado pela forma cristalina ou combinação de
formas que determinam o aspecto habitual com que um determinado mineral ocorre; por
exemplo, o hábito octaédrico do diamante , ou o hábito cúbico (ou isométrico) da pirita,
etc. Às vezes o desenvolvimento de um cristal determina uma aparência especial com a
qual é denominado o hábito desse mineral; por exemplo, o hábito “dente de cão” da
calcita, é determinado por um escalenoedro, em geral combinado com um romboedro.
Já o hábito de “barril”, muito comum nas safiras, é a combinação de várias pirâmides,
um prisma hexagonal e um pinacóide basal.
3. AGREGADOS CRISTALINOS
Na natureza é difícil ocorrerem cristais isolados. Geralmente os minerais
crescem formando agrupamentos, que podem ser de mesma espécie ou de espéxies
diferentes.
3.1. AGREGADOS EQUIDIMENSIONAIS
Os indivíduos possuem desenvolvimento em grãos com diâmetro mais
ou menos igual em todas as direções: são os agregados granulares.
3.2. AGREGADOS BIDIMENSIONAIS
São aqueles onde os indivíduos possuem um diâmetro mínimo em uma
direção e se desenvolvem nas outras duas:
- folheado : o mineral se separa em placas ou folhas
- micáceo : semelhante ao folheado, mas as placas são muito mais finas
- plumoso : finas escamas com estrutura divergente ou em forma de pena.
- escamoso : quando as escamas são maiores
- lamelar : (ou tabular) quando os minerais constituem placas superpostas,
aderentes umas às outras.
3.3. AGREGADOS UNIDIMENSIONAIS
São aqueles onde há um desenvolvimento desproporcional em uma
direção. Os tipos são os seguintes:
- colunares : indivíduos semelhantes a colunas
- aciculares : indivíduos semelhantes a agulhas
- fibrosos : indivíduos delgados, semelhantes a fibras
- filiformes : (ou capilares) indivíduos semelhantes a cabelos, que
podem ser paralelos ou radiais divergentes.
Outros agregados comuns são:
DENDRÍTICO – minerais em formas delgadas divergentes, com formas arborescentes.
Ex: cobre nativo em basalto; óxidos de ferro ou manganês em ágata.
RADIADO – grupo de cristais aciculares ou fibrosos em arranjos divergentes. Ex:
natrolita.
ESTRELADO – minerais radiados ou laminares, formando grupos circulares
semelhantes a estrelas. Ex: barita,mica “estrela”.
PARALELO - conjunto de cristais dispostos paralelamente. Quando o agregado é de
cristais prismáticos, são denominados também de agregados COLUNARES. Ex:
serpentinas, quartzo.
GLOBULAR ou ESFEROIDAL- grupo de cristais com formas de massas arredondadas
ou semi-arredondadas; geralmente cada esfera é formada por um grupo de cristais
radiados. Um grupo de esferas pode determinar um agregado BOTROIDAL
(semelhante um a cacho de uvas), RENIFORME (semelhante a um rim), ou MAMILAR
(semelhante a mams). Às vezes é também utilizado o termo AGREGADOS
COLOMORFOS, porque em geral esses agregados se formam a partir de deposição de
coloides. Ex: ágata, óxidos de manganês, goethita.
BANDEADO - quando um mineral ocorre na forma de camadas de cores e espessuras
diferentes. Ex: ágata, malaquita.
CONCÊNTRICO – quando um mineral se deposita em camadas mais ou menos
circulares em torno de um centro comum. Ex: ágata.
GRANULAR – agregado de grãos irregulares, pequenos ou grandes.
MACIÇO – mineral ou agregado de minerais compacto, onde não é possível
individualizar grãos minerais a olho nu.
3.1. OUTROS TERMOS
ESTALACTITE – agregado de minerais (geralmente calcita), com forma externa cônica
ou cilíndrica que se forma pendendo do teto de cavernas, a partir de águas saturadas que
gotejam por fraturas ou poros da rocha. A deposição dos cristais tende a formar
agregados concêntricos. As ESTALAGMITES tem forma e origem semelhante a
anterior, mas são formadas do chão das cavernas em direção ao topo, a partir de águas
saturadas que pingam no solo.
VESÍCULAS - cavidades esféricas a ovoides, geralmente centimétricas, formadas pelo
aprisionamento de gases em rochas vulcânicas. AMÌGDALAS é a denominação usada
para as vesículas quando são totalmente preenchidas por minerais secundários.
GEODOS é a denominação utilizada para as vesículas maiores (de dimensões
decimétricas a métricas) e que não são preenchidas por minerais secundários, mantendo
geralmente uma porção oca em seu interior.
DRUSA – superfície coberta por um agregado de minerais.
CONCREÇÕES – massas aproximadamente esféricas, formadas pela deposição
concêntrica de um mineral sobre um núcleo. Constitui um tipo de agregado globular
concêntrico.
3.2. MACLAS
Macla é um tipo de agrupamento muito importante. Maclas ou geminados, que
podem ser definidos como um agrupamento simétrico de dois ou mais cristais de mesma
espécie, de tal forma que, pela reflexão por um plano de simetria, ou pela rotação em
torno de um eixo de simetria, ambos adquirem igual posição. A macla pode ser
deduzida por uma lei – Lei de Macla – que determina o elemento de simetria pelo qual
se dá a macla e qual a sua orientação cristalográfica.
PLANO DE MACLA – é o plano segundo o qual se dá a reflexão, que determina a
existência da macla. Pode ser uma face possível ou um plano perpendicular a uma aresta
possível do cristal. O plano de macla nunca poderá ser um plano de simetria.
EIXO DE MACLA – eixo em torno do qual se dá a rotação (geralmente de 180º) que
determina a existência da macla. É uma direção que corresponde a uma aresta possível,
ou a uma normal a uma face possível. O eixo de macla nunca poderá ser um eixo de
simetria par.
CENTRO DE MACLA – quando a simetria da macla se dá em torno de um ponto.
SUPERFÍCIE DE COMPOSIÇÃO – superfície onde ocorre a união dos cristais. Se esta
superfície é um plano, chama-se de plano de composição; este plano geralmente é
também o plano de macla.
As maclas são classificadas em dois tipos principais:
MACLAS DE CONTATO – quando possuem um plano de composição definido. Neste
tipo os dois cristais agrupam-se segundo um plano de composição ou superfície de
contato, de maneira a dar a impressão de um cristal dividido em duas metades, uma das
quais girou 180o em relação à outra.
Diamante Calcita Galena
MACLAS DE PENETRAÇÃO – quando os cristais se interpenetram, formando
superfícies de composição irregulares. Qualquer um dos tipos acima definidos, podem
ser classificados ainda em :
MACLAS SIMPLES – quando formadas por apenas dois cristais. Neste tipo os dois
cristais não estão apenas ligados, mas penetram-se mutuamente. No exemplo abaixo, dois
cubos de fluorita penetram-se mutuamente.
MACLAS MÚLTIPLAS ou REPETIDAS – quando formadas por dois ou mais cristais
segundo a mesma lei de macla. Se as superfícies de contato das maclas repetidas são
paralelas, a macla é chamada de POLISSINTÉTICA. O plano de macla conserva uma
orientação constante em todos os cristais maclados que se alternam, repetindo-se
ângulos salientes e reentrantes. O exemplo clássico para esta macla são os feldspatos
calco-sódicos (ou plagioclásios).
Albita
(plagioclásios em geral)
MACLAS CÍCLICAS - são maclas cujos cristais não são paralelos entre si,
constituindo-se em agrupamentos radiados ou angulares, em forma de leque ou de
roda, cujo número de cristais é limitado e depende do ângulo que formam entre si as
superfícies de macla.
Crisoberilo Cassiterita
As maclas podem auxiliar no reconhecimento dos minerais, já que o tipo de
macla presente pode ser característico para determinadas espécies minerais; em alguns
minerais inclusive, as maclas são tão comuns que se tornam características diagnósticas.
Exemplos são os feldspatos, crisoberilo, rutilo e estaurolita.
4. PROPRIEDADES FÍSICAS
4.1. CLIVAGEM – é a propriedade que faz com que um mineral se rompa com mais
facilidade ao longo de superfícies planas, que se desenvolvem segundo direções
cristalográficas definidas. Por isso, a clivagem é sempre paralela às faces de um cristal,
ou às faces possíveis de existir, geralmente aquelas com índices mais simples.
PLANOS- A clivagem ocorre entre planos paralelos de átomos que possuem uma força
de ligação mais fraca; isso provoca um espaçamento reticular maior, originando um
plano de fraqueza onde o mineral se rompe mais facilmente.
DIAGNÓSTICA- Quando um mineral possui clivagem, todos os espécimes desse
mineral a exibirão, constituindo-se assim em uma característica diagnóstica para a sua
identificação.
CLIVAGEM- A clivagem pode ser descrita quanto às qualidades como segue:
-PERFEITA: como nas micas e na gipsita.
-BOA: como no diamante e calcita.
-DISTINTA: como nos feldspatos e anfibólios.
-IMPERFEITA ou INDISTINTA: como no berilo e na apatita.
-AUSENTE: como no quartzo.
DIREÇÕES CRISTALOGRÁFICAS - Pode-se descrever ainda a clivagem segundo a
direção cristalográfica em que se desenvolve, expressando-se essa direção pelo NOME
ou ÍNDICES da forma a que a clivagem é paralela. EX: clivagem (111) do diamante ou
clivagem octaédrica do diamante. A clivagem pode ocorrer em mais de uma direção
cristalográfica em um mesmo cristal, com diferentes graus de qualidade.
4.2 FRATURA – é a maneira pela qual um mineral se rompe sem que tenha sido ao
longo das superfícies de clivagem ou de partição. As fraturas mais comuns são:
-CONCHOIDAL: comum no quartzo, opala e vidro.
-IRREGULAR: ocorre em qualquer mineral.
-SERRILHADA: ocorre em minerais de hábito acicular.
4.3 PARTIÇÃO: é o plano de rompimento e de menor resistência estrutural de certos
minerais quando submetidos a determinada força (não são os planos de clivagem). Pode
ser o plano de macla, plano de inclusões ou de zonas de crescimento; nem todos os
espécimes de determinado mineral apresentam partição e não se desenvolve igualmente
em todo o cristal.
4.4. DUREZA: é a resistência que a superfície lisa de um mineral oferece ao ser riscada
(sulcada). A escala mais usada em Mineralogia para distinguir os diferentes “graus” de
dureza, é a estabelecida por Friederich Mohs. Nessa escala os minerais são colocados na
ordem crescente de dureza, mostrando apenas que um mineral risca o anterior ou é
riscado pelo seguinte; é uma escala relativa, em que não há relação matemática entre
diferentes níveis de escala. A tabela abaixo mostra a escala de Mohs:
ESCALA DE MOHS MINERAL
1 TALCO
2 GIPSO
3 CALCITA
4 FLUORITA
5 APATITA
6 ORTOCLÁSIO
7 QUARTZO
8 TOPÁZIO
9 CORÍNDON
10 DIAMANTE
A dureza é uma propriedade vetorial e portanto varia conforme a direção
considerada no mineral. Para determinar a dureza dos minerais na prática, pode-se
utilizar os seguintes materiais:
-A unha do dedo tem dureza em torno de 2;
-Uma moeda de cobre tem dureza em torno de 3;
-Um canivete de aço tem dureza em torno de 5 a 5,5;
-Um vidro de janela tem dureza em torno de 5,5 a 6.
4.5. TENACIDADE: é a resistência que um mineral oferece à pressão e ao choque, isto
é, quando é rompido, esmagado, curvado ou rasgado – em resumo, sua coesão. Para
descrever os diferentes tipos de tenacidade são utilizados os seguintes termos:
-QUEBRADIÇO ou FRÀGIL: o mineral se rompo ou pulveriza facilmente. Ex: calcita,
natrolita.
-MALEÁVEL: mineral que pode ser transformado em lâminas delgadas por percussão
ou esmagamento. Ex: ouro.
-SÉCTIL: mineral que pode ser cortado em fatias finas. Ex: gipsita.
-DÚTIL: mineral que pode ser estirado para formar fios. Ex: ouro.
-ELÁSTICO: mineral que pode se encurvar, mas retoma sua posição original ao cessar a
pressão. Ex: micas.
-FLEXÍVEL: mineral que se encurva e não retoma sua posição original quando cessa a
pressão. Ex: talco.
4.6. DENSIDADE: é a relação entre o peso de um mineral e o peso de um volume igual
de água destilada a 4ºC. O sentido de densidade relativa média ou de peso relativo é a
sensação de que certos minerais são mais leves do que outros, mais pesados ou muito
pesados. Para a determinação precisa do valor da densidade, podem ser utilizados vários
métodos como líquidos pesados, picnômetro ou balança hidrostática.
5.PROPRIEDADES DEPENDENTES DA LUZ
5.1. BRILHO: é a capacidade que possuem os minerais de refletir a luz. A classificação
é feita em função da quantidade e qualidade da luz refletida sendo divididos em dois
grupos principais:
-BRILHO METÁLICO: quando um mineral tem a aparência de um metal. São
sempre minerais opacos. Ex: pirita, calcopirita, hematita.
BRLHO NÃO-METÁLICO: mineral sem a aparência de um metal e que em sua
maioria são transparentes e translúcidos. Os principais tipos de brilho não-metálico são:
-VÍTREO: como no quartzo e no berilo.
-ADAMANTINO: como no diamante e no zircão.
-SEDOSO: como na serpentina.
-GRAXO ou GORDUROSO: como no quartzo rosa.
-NACARADO ou PERLÁCEO: brilho de pérola opala ou cianita.
5.2. DIAFANEIDADE OU TRANSPARÊNCIA: é a capacidade que possuem os
minerais de permitirem que a luz os atravesse. A quantidade e a qualidade da luz
transmitida é classificada como:
-TRANSPARENTE: quando é possível se enxergar através de um mineral, podendo-se
inclusive distinguir perfeitamente o contorno de objetos. Ex: diamante, água-marinha,
topázio, quartzo.
-TRANSLÚCIDO: a luz é transmitida através do mineral, mas não é possível enxergar
através dele. Ex: calcedônea, ágata, opala.
-OPACO: nenhuma luz é transmitida através do mineral. Ex: hematita, pirita.
Não e nítida a separação dividindo os grupos citados acima e os minerais
situados entre eles às vezes são denominados na literatura de semi-transparentes ou
semi-translúcidos.
5.3. COR: é a percepção luminosa pelo olho humano de um comprimento de onda de
luz (ou somatório de comprimentos de onda) que um mineral é capaz de absorver ou
refletir. A cor pode ser causada por variações na composição química de um mineral
devido a substituições iônicas na rede cristalina, por elementos traços adsorvidos, por
inclusões ou pela posição que certos átomos possuem dentro da rede cristalina do
mineral.
A cor pode ser diagnóstica para certos minerais, como os metálicos; pode definir
variedades mineralógicas, como a ametista, variedade violeta de quartzo. Pode também
não ser constante para uma mesma espécie mineral. Alterações químicas na superfície
dos minerais podem produzir alterações na cor. A cor pode ser variável em um mesmo
cristal, causada por variações na composição do fluido original durante o crescimento
do mineral ou por alterações químicas posteriores; essa variação pode ocorrer seguindo
direções cristalográficas, como o zoneamento de cor, como na turmalina; ou bandas de
cor ou manchas de cor, como na ametista.
5.4. FLUORESCÊNCIA: ocorre quando minerais emitem luz por exposição à radiação
ultra-violeta. Ex: fluorita, diamante, calcita, scheelita, podem apresentar fluorescência.
Se após cessar a exposição à luz ultra-violeta, os minerais ainda continuam
luminescentes por alguns minutos ou até segundos, diz-se que são FOSFORECENTES.
-LUMINESCÊNCIA: é a emissão de luz por um mineral, que não seja o resultado direto
da incandescência; a luz emitida é fraca, só podendo ser observada em ambiente escuro.
-TRIBOLUMINESCÊNCIA: quando a luz é emitida por um mineral que é esmagado ou
esfregado;
-TERMOLUMINESCÊNCIA: quando a luz é emitida por minerais que são aquecidos.
5.5. EFEITOS ÓTICOS ESPECIAIS
Os efeitos especiais são observados em alguns minerais, que causam variações
na cor e brilho, produzindo os efeitos.
-ACATASSOLAMENTO ou EFEITO OLHO DE GATO: minerais fibrosos orientados
paralelamente produzem variações na cor e brilho sedoso. Ex: olho de gato no
crisoberilo; olho de tigre no quartzo.
-ASTERISMO ou EFEITO ESTRELA: cavidades ou inclusões aciculares, orientadas
segundo as faces do cristal, produzem raios brilhantes na forma de estrelas. Ex: rubi
estrela; safira.
-DISPERSÃO: decomposição da luz branca nas cores do espectro (cores do arco íris),
quando esta atravessa um cristal, semelhante ao que ocorre quando a luz passa por um
prisma de vidro. No fenômeno ocorre um jogo de cores interno nos cristais, mais visível
em espécimes incolores; é intenso no diamante.
-JOGO DE CORES: variações de cores causadas pela difração da luz no interior da
opala.
-IRIDESCÊNCIA: presença localizada de cores espectrais, causado pela interferência
da luz em fraturas ou planos de clivagem de minerais transparentes como quartzo,
topázio, berilo.
-OPALESCÊNCIA ou EFEITO LEITOSO: aspecto azulado e leitoso provocado pela
reflexão difusa da luz em partículas microscópicas incluídas na opala; pode ocorrer
também nos feldspatos quando é chamado de adularescência.
-LABRADORESCÊNCIA ou EFEITO ASA DE BORBOLETA: variação de cores em
tons metálicos causados pela reflexão e interferência da luz nas lamelas de geminação
da labradorita.
-AVENTURINIZAÇÃO: cintilações de diferentes cores, produzidas pela reflexão em
inclusões geralmente lamelares. Ex: feldspato aventurina ou pedra do sol; quartzo
aventurina.
5.6. PROPRIEDADES ELÉTRICAS
-PIEZOELETRICIDADE: é a propriedade que apresentam certos minerais de
desenvolver uma carga elétrica na sua superfície, quando pressionados na extremidade
de um eixo cristalográfico. Ex: o quartzo é piezoelétrico, propriedade utilizada em
placas para orientar a frequência das ondas de radio; uma pequena pressão
paralelamente a qualquer um dos eixos três eixos horizontais, produz eletricidade.
-PIROELETRICIDADE: é a propriedade que possuem alguns minerais de
desenvolverem simultaneamente cargas elétricas positivas e negativas nas extremidades
opostas de um eixo cristalográfico, sob condições adequadas de variação de
temperatura. Ex: o quartzo pode desenvolver essa propriedade.
ROTEIRO PARA DESCRIÇÃO MACROSCÓPICA DE MINERAIS
a) PROPRIEDADES FÍSICAS
1. Hábito / Forma
2. Clivagem
3. Fratura
4. Dureza
5. Outros: agregados, intercrescimentos, maclas,etc.
b) PROPRIEDADES DEPENDENTES DA LUZ
1. Brilho
2. Diafaneidade
3. Cor
4. Efeitos óticos especiais: jogo de cores, irisdecência, opalescência, etc.