Óxidos e hidróxidos · 2020. 6. 30. · Óxidos e hidróxidos • minerais usados desde os...

Óxidos e hidróxidos• minerais usados desde os

primórdios da humanidade • principais minerais de

minérios metálicos• freqüentemente ocorrem

associados entre si• os óxidos em geral são

opacos• os hidróxidos em geral

ocorrem em misturas complexas, pouco cristalinas (ex. bauxita, limonita, nódulos Mn)

pinturas ruprestesGruta de Lascaux, Françapaleolítico (entre 15.000 e 17.000 anos de idade)

Evolução mineral

Mais da metade dos minerais conhecidossão produto de alteração hidratada e oxidada de outros minerais (não apenas óxidos e hidróxidos, mas também sulfatos, silicatos, etc...)

Hazen & Ferry (2010)

Abundância do minério de ferro

Óxidos

• a classe dos óxidos é sub-dividida com base na proporção X:O

• Óxidos simples (metal X:O)– exemplo: X2O, XO, X2O3

• Óxidos múltiplos (metal X: metal Y:O)– exemplo: XY2O3

Óxidos• X2O e XO

– cuprita Cu2O– gelo H2O– zincita ZnO– periclásio MgO

• X2O3– grupo da hematita

corindon Al2O3hematita Fe2O3ilmenita FeTiO3

• XO2– grupo do rutilo

rutilo TiO2pirolusita MnO2cassiterita SnO2

– uraninita UO2

• XY2O4– grupo do espinélio

espinélio MgAl2O4magnetita Fe3O4cromita FeCr2O4

– crisoberilo BeAl2O4

• Outros– perovskita CaTiO3

– columbita FeNb2O6

– zirconolita CaZrTi2O7

gelo H2O

gelo H2O

gelo H2O

• O gelo é um cristal molecular: consiste de moléculas de H2O ligadas por pontes de hidrogênio.

• cada molécula de H2O é coordenada de forma tetraédrica.

gelo H2O

hexagonaldureza 4 cor vermelha alaranjadatraço laranja amarelado

minério de zinco, raro

zincita ZnO

periclásio MgO

isométricodureza 5,5 traço incolorocorre como grãos disseminados em mármoresraro

San Vito quarry, Somma-Vesuvius Complex, Naples Province, Italywww.mindat.org

grupo da hematita X2O3

hexagonal

• corindon Al2O3

• hematita Fe2O3

• ilmenita FeTiO3

Empacotamento hexagonal e compacto do oxigênio

Estrutura do grupo da hematitacorindon (Al2O3) ou hematita (Fe2O3)

2/3 dos sítios octaédricos ocupados por Al3+ ou Fe3+

corte perpendicular a a (linha verde)corte perpendicular a c

c

c b

a

Estrutura do grupo da hematita

corindon (Al2O3) ilmenita (FeTiO3)

Fe2+

Ti4+

distribuição ordenada de Fe2+ e Ti4+ em camadas alternadas

Estrutura do grupo da hematita

ilmenita (FeTiO3)

cc

ba

corindon Al2O3

clivagem {0001}cristais prismáticos, por vezes em forma de barrilbrilho vítreo, alocromático

rubi, vermelho (pequenas quantidades de Cr)

safira, azul (pequenas quantidades de Fe e Ti)

ou outras cores (branco, cinza, cinza azulado, amarelo, verde)

Ocorrência: rochas ígneas e metamórficas ricas em Al(e.g. sienitos, pegmatitos, metapelitos, etc...)Usos: gemas e abrasivos

corindon Al2O3

Minstral Mine, Harts Ranges, AustraliaRuby in Granitic matrix from the Hartz Ranges. Ruby crystal is 15mm across. www.mindat.org

Safira, Paraíba, Brasilwww.mindat.org

brilho metálico (especularita), pode ser terrosa em agregados finos.cor cinza escura a negratraço vermelho escuro

hematita Fe2O3

hematita Fe2O3

• Acima de 1050oC possui solução sólida com ilmenita (FeTiO3).

• principal minério de ferro (Quadrilátero, Carajás, etc...)

• formada pela alteração de minerais com Fe em qualquer tipo de rocha; também é constituinte principal das formações ferríferas pré-cambrianas.

Serra das Éguas, Brumado, Bahia, Brasilwww.mindat.org

ilmenita FeTiO3

brilho metálico a submetálicocor cinza escura a negratraço negrosoluções sólidas com hematitaimportante fonte de titânio (aços, pigmentos)

mineral acessório comum em rochas ígneas e metamórficase em sedimentos detríticos

diagrama isotérmico 600oC

soluções sólidas no sistema FeO – Fe2O3 -TiO2

exsolução de hematita (lamelas claras) em ilmenita

soluções sólidas no sistema FeO – Fe2O3 -TiO2

grupo do rutilo XO2

tetragonal

• rutilo TiO2– principalmente metamórfico

• pirolusita MnO2– principalmente em precipitados de baixa

temperatura• cassiterita SnO2

– principalmente em pegmatitos

grupo do rutilo XO2

Ti, Mn ou Sn em coordenação octaédrica

rutilo TiO2

prismas de faces estriadas, por vezes acicularbrilho submetálicopode ser translúcido vermelhocor vermelha acastanhada, negratraço vermelho pálido

mineral acessório com ampla distribuição em rochas ígneas e metamórficas, mas geralmente seu pequeno tamanho dificulta a identificação

polimorfos (baixa T)anatásio (tetr)brookita (ortorr)

rutilo TiO2

Novo Horizonte, Bahia, Brazil.Golden rutile and mirror-luster hematite. www.mindat.org

rutilo TiO2

quartzo rutilado (SiO2 – TiO2)

cassiterita SnO2

cristais prismáticos, freqüentes geminações em cotoveloclivagem {010} imperfeita

brilho submetálicocor negra ou marrom escuratraço branco a cinza

comumente encontrada em veios hidrotermais de alta T, próximo a granitos

principal minério de estanho

lembra o rutilo mas possuimaior peso específico

tetragonalacicular ou granular fina, raros cristais bem desenvolvidosformas dendríticasclivagem {110}H 1 – 2 G 4,75brilho metálicocor negratraço negro

principal minério de manganês

pirolusita Mn4+O2

simetria cúbica (similar à fluorita)raros cristais bem formados, octaédricosvariedade pitchblenda - agregados maciços ou botrioidais

brilho submetálico semelhante ao do pichecor negratraço negro acastanhado

principal minério de urânio

uraninita UO2

uraninita UO2

urânio em coordenação cúbica

Porque tem uma estrutura diferente da estrutura do rutilo (TiO2)?

XO2

rutilo uraninita

grupo do espinélio XY2O4

cúbico

• espinélio MgAl2O4

• magnetita Fe3O4

• cromita FeCr2O4

• etc..solução sólida (Mg,Fe2+,Mn,Zn,Ni)(Al,Fe3+,Cr)2O4

bivalentes trivalentes

grupo do espinélio XY2O4

espinélio Mg Al2 O4

gahnita Zn Al2 O4

hercinita Fe2+ Al2 O4

cromita Fe2+ Cr2 O4

magnetita Fe2+ Fe23+ O4

magnetita Fe3+ Fe3+Fe2+ O4 magnetita em estrutura invertida

tetraedros octaedros

Grupo do espinélio: substituições de Cr (cromitas) e Al (espinélios s.s.)

cristais octaédricos brilho vítreogeralmente translúcidoalocromático (branca, vermelha, azul, verde)traço branco

quando límpido pode ser usado como gema

espinélio MgAl2O4

Fe3+(Fe2+Fe3+)O4Y(YX)O4 estrutura invertidaY3+ divide-se entre sítios octaédricos e tetraédricosX2+ ocupa sítios octaédricos

brilho metálicocor negratraço negrofortemente magnética

magnetita Fe3O4

importante minério de ferro

3Fe2TiO4 + 0,5O2 = 3FeTiO3 + Fe3O4ulvospinel ilmenita + magnetita

2Fe3O4 + 0,5O2 = 3Fe2O3magnetita hematita

A coexistência de óxidos de Fe e Ti dá importantes informações sobre a

temperatura e as condições de oxidação em que se

formaram as rochas

Usp

HemMt

Ilm

Psb

Rutilo

FpbA coexistência de óxidos de Fe e Ti dá importantes

informações sobre a temperatura e as

condições de oxidação em que se formaram as

rochas

Resultados experimentais para Mt-Usp (Lindsley, 1991)

cúbica, raros cristais octaédricos geralmente massas granulares compactas

brilho metálico a submetálicocor negra, negra acastanhadatraço marrom escuro

ocorre em rochas máficas/ultramáficas

único minério de cromo estrutura cumulática com cromita, plag, cpx (Bushveld)

cromita FeCr2O4

cristais tabulars {001} com faces estriadascomumente geminado {130}brilho vítreoalocromático (verde, marrom, amarela)

crisoberilo BeAl2O4

alexandrita verde na luz do diavermelha em luz artificial

perovskita CaTiO3

ortorrômbico (pseudocúbico)(Ca,Na,Fe2+, Ce, Sr)(Ti,Nb)O3

H 5,5G 3,98-4,84Preta, castanha ou amarela, castanho escuro em lâmina delgada

ocorre em kimberlitos e outras rochas ígneas insaturadas em sílica

MgSiO3 com estrutura da perovskita é o principal mineral do manto inferior

perovskita CaTiO3

CaTiO3MgSiO3

No manto inferior, a sílica polimeriza?

hidróxidos• presença de grupos (OH)- ou moléculas de H2O• a maioria dos hidróxidos é de origem supergênica,

formados em ambiente oxidante, como produto de alteração de outros minerais

• estruturas:– brucita Mg(OH)2 e gibbsita Al(OH)3– goethita FeO(OH)-α e diásporo AlO(OH)-α– lepidocrocita FeO(OH)-γ e bohemita AlO(OH)-γ

• mistura de minerais: – bauxita– limonita– psilomelano

brucita e gibbsita

gibbsita Al(OH)3

monoclínica (pseudohexagonal)brucita Mg(OH)2hexagonal

hexagonaltabular {0001}, comumente laminarclivagem {0001}H 2,5G 2,39brilho vítreo, peroláceo, gordurosocor branca, cinza claraU+ nω = 1,566 nε = 1,581

encontrada em rochas ultramáficas hidratadas

matéria-prima para cerâmicas refratárias

brucita Mg(OH)2

gibbsita Al(OH)3

monoclínicapequenos cristais tabulares {001} pseudohexagonaisclivagem perfeita {001}

H 2,5-3,0G 2,4

cor branca, rosa pálido, verde pálido, cinzento ou castanhoincolor a castanho claro em lâmina delgada

B+

um dos principais constituintes da bauxita

polimorfos de FeO(OH) e AlO(OH)

Ortorrômbico Pbnm Ortorrômbico Amam

diásporo AlO(OH)-αgoethita FeO(OH)-α

boehmita AlO(OH)-γlepidocrocita FeO(OH)-γ

ortorrômbicoG 4,37H 5 – 5,5brilho ausente, terrosotraço amarelo acastanhadopode ser translúcido

goethita α-FeO(OH)

limonitaFeO.OH.nH2O amorfa ou criptocristalinamaciça, terrosa ou botrioidalamarela, laranja, castanho, preto-acastanhado

isotrópica (birrefringência anômala)no microscópio é amarelo, castanho ou vermelho

nome descritivo de uma mistura indeterminada de óxidos e hidróxidos de ferro

goethita + lepidocrocita (criptocristalinas)+ água adsorvida ± hematita

pseudomorfo de pirita

bauxita

não é um mineralbranco, cinza, amarelo, vermelho

mistura de óxidos hidratados de Al:• gibbsita (principal)• diásporo• boehmita

importante minério de alumínio

alteração em condições tropicais:

rochas aluminossilicaticas argilas bauxitas

Como explorar o minério de bauxita?

Bauxita de Paragominas, PA

F.R.L. Faulstich et al. / Spectrochimica Acta Part A 80 (2011) 102– 105

psilomelano

mistura de vários óxidos e hidróxidos de Mn, incluindo, entre outros:

romanechita Ba(Mn2+Mn4+)8O16(OH)4

hollandita Ba(Mn2+Mn4+)8O16

criptomelano KMn8O16

manjiroita (Na,K)Mn8O16 *nH2Otodorokita (Mn,Ca,Mg)Mn3O7 * H2O

Galiléia, MG – www.mindat.org

óxidos e hidróxidos de manganês

Ocorrem como massas finas, geralmente incluindo mais de um tipo mineral. A identificação é difícil por amostra de mão e microscopia.Pirolusita [MnO2] e romanechita [(Ba,H2O)2Mn5O10] são os mais comuns.

diâmetro médio ~ 4cmcontêm mais de 30 espécies minerais, óxidos e hidróxidos de Mncobrem > 40% do fundo do Oceano Pacífico (p.ex.)concentração de outros metais, potencial econômico

nódulos de manganês de fundo oceânico

campo de estabilidade (25oC, 1 atm)Eh = potencial de oxidaçãopH = potencial hidrogeniônico

óxidos e hidróxidos de manganês

Referências

• Nesse, W.D. 2000. Introduction to Mineralogy.; Oxford University Press.

• Deer, W.A., Howie, R.A. & Zussman, J., 2000. Minerais constituintes das rochas, uma introdução. 2a edição. Fundação Calouste Gulbenkian.

• Klein, C. and Hurlbut, C.S., 1993. Manual of Mineralogy (after J.D. Dana). 20th/21st editions. John Wiley & Sons.