Mineralogia e Petrografia

Prof. Msc. Shisley Ramos Barcelos

João Monlevade,

Fev/2013

Ementa

Estudo dos minerais:

origem e formação dos minerais,

propriedades físicas, classificação,

propriedades químicas,

cristalografia, cristalografia

morfológica,

gemas (pedras preciosas e

semipreciosas),

elementos nativos,

Ementa

ligações químicas,

identificação dos minerais e estudo

das rochas:

classificação genética das rochas,

o ciclo das rochas,

condições geológicas para a formação

e caracterização das propriedades

físicas.

Objetivos

Permitir o conhecimento da origem e formação dos

minerais.

Mostrar que os minerais são classificados de

acordo com sua composição química

Apresentar a classificação das rochas, seu ciclo e

as condições geológicas para a formação da

mesma

Estudo dos Minerais

◦ -Histórico

◦ - Definição

◦ - Origem e formação

◦ - Classificação

◦ - Propriedades Físicas

Histórico

Arqueologia

Século XVIII – sistematização como

ciência

Século XXI – mineralogia moderna

Utilização

Construção: areia, cascalho, brita, pedra, argila, cimento,

Aço, alumínio, asfalto, vidro, gesso

Encanamento e eletricidade: ferro, cobre, latão, chumbo, amianto, vidro

Tintas: pigmentos, encorpantes de talco e amianto

Mobília: ferro e aço, lixas de granada e rutilo

Utilização

Roupas: fibras e corantes Comida: sal, fertilizantes, máquinas de

processamento,

Embalagens de metal e vidro, louça de cerâmica e vidro,

Panelas de metal, vidro e cerâmica

Cosméticos: sais, corantes, excipientes

calcofilita

serpierita

Definição

Qualquer rocha é um

agregado de

minerais.

Cristal: é um sólido

homogêneo com

ordem interna

regular limitado por

faces planas.

Formação

Cristalização se inicia com a formação de microcristais

Faces cristalinas se mantêm, enquanto houver espaço:

No magma, cavidades, fraturas, poros

Interferência de faces sobre outras quando acabar o espaço

Origem e formação

Todos os minerais apresentam

estrutura cristalina.

A Estrutura cristalina é propriedade

característica de cada mineral

Todas as espécies de um mesmo

mineral têm estrutura cristalina

idêntica

Halita

NaCl: sal de cozinha

QUANDO E ONDE SE FORMAM?

- resfriamento de magmas

- rearranjo de íons em temperaturas

intermediárias

- precipitação de sais com

evaporação de uma solução

Mineralogia

Minera (mina, jazida de minério) +

logia (ciência, tratado, estudo)

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Mineral

Trata-se de substância com

estrutura interna ordenada

(cristais),

de composição química definida,

origem inorgânica e

que ocorre naturalmente na crosta

terrestre

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mineralóides

As substâncias originadas por

atividades ou processos biológicos

(animal ou vegetal),

◦ a exemplo do carvão, âmbar, marfim,

pérola, petróleo, que não se incluem em

nenhuma das definições,

como também as substâncias não

cristalinas, excluídas na segunda

definição. 18

Minerais

Os minerais são caracterizados pela

maneira com que os átomos (cátions e

ânions) estão dispostos (estrutura

interna)

pela composição química, expressa por

fórmula química.

gerando os diferentes grupos de

minerais ou soluções sólidas.

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Formação e Ocorrência dos

minerais As rochas são unidades formadoras

dos minerais

Rochas magmáticas – granito

Rochas sedimentares – calcário

Rochas metamórficas - Cianita

Aproveitamento econômico dos

minerais Minerais- minério

podem ser economicamente

aproveitados para extração de um ou

mais elementos químicos, geralmente

metais.

◦ Hematita e magnetita – ferro

◦ Galena – Pb

◦ Calcopirita - Cu

Aproveitamento econômico dos

minerais Minerais industriais

Utilizados como matéria prima para a

industria.

Mineral in natura

◦ Quartzo – industria óptica

◦ Diamante - abrasivo

◦ Dolomita - fertilizante

Aproveitamento econômico dos

minerais Minerais Gemas

Podem ser utilizados como ornamento

Se destacam pela beleza e pela cor.

◦ Berilo – água marinha e esmeralda

Tipos de ligações químicas

As propriedades físicas e químicas dos

minerais dependem não só da natureza

dos elementos químicos e da estrutura

cristalina como também do tipo e

intensidade das forças que unem entre si

as partículas elementares.

Há quatro tipos de ligações entre os

elementos (ou moléculas) constituintes de

um mineral

Tipos de ligações químicas

Ligação iônica

Forças de atração eletrostática entre

íons de carga oposta

A grande maioria dos minerais (80%)

possui ligações deste tipo

Tipos de ligações químicas

Ligação covalente

Compartilhamento de elétrons mais

externos de dois átomos

Os átomos ficam fortemente ligados

entre si

Tipos de ligações químicas

Ligação metálica

Atração entre íons positivos e elétrons

livres envolventes

Ouro nativo, prata, platina

Boa condutividade elétrica e térmica

Tipos de ligações químicas

Ligação de Van der Waals

Ocorre entre forças residuais fracas

entre moléculas ou outras unidades

estruturais neutras

◦ Grafita

Noções de Cristalografia

As propriedades físicas dos minerais

como forma externa, dureza,

densidade e propriedades óticas são

fortemente influenciadas pela

estrutura interna, daí a necessidade

de entendermos alguns princípios

básicos de Cristalografia

Cristalografia

É a ciência que estuda a geometria

dos arranjos atômicos nos cristais

naturais e artificiais

Cristalografia

Cristalografia Morfológica

◦ ocupa-se da forma exterior dos cristais

(ângulos e faces)

Cristalografia Estrutural

◦ investiga a estrutura reticular da matéria

cristalina (raio X)

Cristalografia

Cristaloquímica - Estuda os aspectos

estruturais em escala atômica e a

química dos minerais

Estrutura cristalina dos minerais é

dada pela repetição periódica, no

espaço tridimensional, de uma

unidade fundamental (cela unitária)

Cela Unitária

Perovskita (CaTiO3)

Noções de Cristalografia

Nos cristais é possível identificar os

seguintes elementos de simetria:

Planos

Eixos

Centros

Noções de Cristalografia

Plano de simetria (ou de reflexão)

◦ Divide o cristal em duas metades iguais e

simétricas (imagem especular)

Eixos de simetria

◦ São normalmente paralelos (a, b e c) e as

constantes angulares (, e )

Noções de Cristalografia

Noções de Cristalografia

Centro de Simetria

◦ ponto de simetria coincidente com o

centro geométrico do cristal e

equidistante de elementos geométricos

de simetria invertida em relação a ele

Os sistemas Cristalinos

Os sistemas Cristalinos

(rede de Bravais)

Os sistemas Cristalinos

Como determinar a estrutura

cristalina A maioria dos cristais desenvolve

imperfeições resultantes de acidentes

durante a formação como:

◦ Impurezas aderidas à face em crescimento

◦ Aporte irregular de material etc.

Formas distorcidas são adquiridas (umas faces se

desenvolvem mais que outras)

Contudo o ângulo entre as faces permanece

sempre constante

Difração de raio X

Constata se uma substância é amorfa ou

cristalina

Identifica o mineral comparando seu

difratograma com os de minerais

conhecidos

Caracteriza a estrutura cristalina de um

mineral através da posição e intensidade

dos reflexos do difratograma

Curiosidade

As substâncias produzidas em laboratório,

com estrutura interna ordenada e composições

químicas definidas,

São denominadas cristais ou minerais

artificiais ou sintéticos,

e as sem estrutura interna, de vidro.

Em laboratórios são produzidos o diamante, a

safira, o rubi, o quartzo, a esmeralda etc.

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Classificação mineralógica

Plínio (77 DC): gemas, pigmentos,

minérios

Avicena, Agricola: características físicas

Cronstedt (século 18): classificação

química

Berzelius (século 19) – a mais usada

Classificação mineralógica

Elementos nativos

Sulfetos

Halóides

Óxidos

Hidróxidos

Carbonatos

Classificação mineralógica

Fosfatos

Boratos

Vanadatos

Nitratos

Arsenatos

Sulfatos

Silicatos – que se subdividem:

Nesossilicatos, Sorossilicatos, Ciclossilicatos, Inossilicatos Filossilicatos e Tectossilicatos

Como identificar um

mineral?

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Propriedades Físicas dos

Minerais Dureza

Densidade

Cor

cor do traço

Hábito

Clivagem

Brilho

Transparência

Geminação

Propriedades magnéticas

Outras características

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DUREZA

É a resistência relativa de um mineral à abrasão.

É a resistência que o mineral oferece ao ser riscado.

É uma propriedade que dependente da estrutura

cristalina e muito importante para a sua

caracterização.

Na determinação da dureza relativa utiliza-se a

escala de Mohs, a qual é composta por 10 minerais

em ordem crescente de dureza.

Unha (D=2,5), o canivete (D=5,5) e o vidro (D=5,0).

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Correlação entre a dureza e a

estrutura cristalina

A dureza aumenta com a densidade

de empacotamento dos átomos ou

íons

A dureza aumenta a medida que

diminui o tamanho dos íons

A dureza aumenta com a valência ou

carga dos íons

Dureza

Propriedade física vetorial

Permite a lapidação do diamante

usando abrasivos compostos pelo

próprio diamante

Dureza

Não confunda risco (suco ou ranhura

que o mineral mais duro deixa no

mais macio) com traço (linha de pó

que o mineral mais macio deixa no

mais duro

Sempre inverta o ensaio de dureza

(risque A com B e depois risque o B

com A)

Determinação da Densidade

A densidade é determinada por

meio de aparelhos especiais como

a balança de Jolly, o picnômetro,

entre outros.

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Determinação da Densidade

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L1 Com os pratos da balança vazios

L2 Com o Corpo no prato superior

L3 Colocado no prato inferior, mergulhado na água, o corpo sofre uma impulsão vertical, de baixo para cima igual ao peso do líquido deslocado (seg. Princípio de Arquimedes.) A deformação da mola será então proporcional ao volume do corpo e, do mesmo modo, proporcional à impulsão.

D = (L2 - L1 )/ (L2 - L3) ou seja

D= P/V

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Classificação quanto à

densidade:

Leves: são aqueles que bóiam no

bromofórmio por terem densidade

menor que esse composto químico

(2,89).

Pesados: são os que possuem

densidade superior a 2,89,

portanto afundam no bromofórmio.

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Densidade (densidade relativa)

É a relação entre o peso específico

de um mineral e o peso específico

da água à 4ºC

É expressa por um número puro

Densidade = 4 significa que o peso

do mineral é 4 vezes maior que o

da água à 4ºC

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Densidade

É uma propriedade física importante para a

identificação de um mineral e depende:

◦ Arranjo estrutural dos átomos

mais compacta, maior densidade

◦ Peso atômico dos átomos que compõem o mineral

Átomos mais pesados maior densidade (estruturas

semelhantes)

◦ Raio dos elementos constituintes

Menor raio, maior o empacotamento, maior a densidade

Cor dos Minerais

idiocromáticos: mesma cor

alocromáticos: cor varia com

impurezas

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Alocromáticos

Granada Turmalina

zircão Titanita

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Granada Turmalina

zircão Titanita

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Cor dos Minerais

Cor é a aparência decorrente do modo

como uma substância absorve ou reflete a

luz

É definida pela pelos comprimentos de

onda do espectro luminoso não absorvida

pelo mineral.

Deve ser observada a luz do sol e numa

superfície de fratura recente

Cor dos Minerais

Transparente – mistura dos não

absorvidos da luz que o atravessa

◦ Se toda luz que penetra o mineral atravessá-lo ele

será incolor

◦ Se a absorção é total ou quase total a coloração

será negra

◦ Se há absorção seletiva de alguns , o mineral

apresentará a cor ou cores elementares não

absorvidas

Idiocromáticos

Cor constante e resultante da composição química

e estrutural

Propriedade intrínseca do mineral

Os elementos responsáveis pela cor estão na

fórmula química do mineral

Absorção seletiva da luz pelos íons

Idiocromáticos

Traço colorido

A cor caracteriza-se pela intensidade

É uma propriedade diagnóstica

Alocromáticos

Cores variáveis devido e geralmente

incolor quando puros

Íons ou defeitos eletrônicos ditam as

cores

Traço incolor ou fracamente colorido

Alocromáticos

Os elementos responsáveis pela cor

aparece apenas em pequenas

quantidades e não são incluídos na

formula do mineral (elementos traço)

Pseudocromáticos

Apresentam colorações complexas

(falsas)

Causadas por efeitos ópticos como

dispersão, refração ou interferência da

luz branca

Jogo de cores

Links de vídeos relacionados

http://www.youtube.com/watch?v=aD

QrjF66BtI&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=8zm

TP_8w6Qs

http://www.youtube.com/watch?v=O7

SKrQoGgWk&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=nYS

HwR0cLQU&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=D2g

a--UQ_B8&feature=related

Referência Bibliográfica

Introdução Para O Banco De Dados De Minerais disponível em:

http://www.rc.unesp.br/museudpm/banco/introducao.html acessado

em 13/12/2011

DANA, J.D. Manual de Mineralogia. Rio de Janeiro: Livros Técnicos

e Científicos Editora S.A. 1993

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