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Estudo de Minerais
UNIDADE 2 MINERAIS
2.1 Definies.
2.2 - Estrutura Cristalina.2.3 - Composio Qumica.2.3.1 - Principais minerais formadores de rocha: Halides e Sulfatos;Sulfetos;
Elementos Nativos; Carbonatos; xidos e Hidrxicos; Silicatos:Nesossilicatos; Inossilicatos; Filossilicatos e Tecnossilicatos
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Introduo ao Estudo de Minerais
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Introduo ao Estudo de Minerais
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Introduo ao Estudo de Minerais
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Mineral1 Definio
O mineral um slido natural, homognio, formado por um elementoqumico ou por uma combinao do dois ou mais elementos qumicos
Ex.:
Ouro nativo (Au) Grafite (C) Diamante (C)
Quartzo (SiO2) Calcita (CaCO2)
Introduo ao Estudo de Minerais
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Elementos QumicosTabela Peridica
Introduo ao Estudo de Minerais
87 elementos ocorrem naturalmente
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Composio qumica mdia em peso (%) da crosta terrestre
0,10,10,80,22,05,26,28,08,523,344,5C. ocenica
0,10,10,52,42,31,94,04,18,328,946,6C.continetal
PMnTiKNaMgFeCaAlSiOElemento
Mais de 98% da crosta terrestre: O, Si, Al, Ca, Fe, Mg, Na e K (8 elementos qumicos)
Mais de 70% da crosta: O e Si
Para o desenvolvimento dos vegetais:Macrunutrientes essenciais: C, O, N, P, K, Ca, Mg, H, SMicronutrientes essenciais: B, Mo, Zn, Fe, Cl, Cu, Mn, Al.
Com exceo do C, O, H e N, que vem diretamente ou indiretamente do ar e gua, os outrosprovm dos componentes minerais do solo.
Elementos Qumicos
Introduo ao Estudo de Minerais
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Composio qumica mdia em peso e volumeElementos Qumicos
Introduo ao Estudo de Minerais
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CONCEITOS BSICOSCONCEITOS BSICOS
TOMOTOMOtijolinho do elementotijolinho do elemento
NCLEONCLEO(regio central)(regio central)
PRTONS NEUTRONSPRTONS NEUTRONS(carga +)(carga +)
ELTRONSELTRONS(carga(carga--))
Nmero de prtons = ZNmero de prtons = Z
ZZ define o nome do elemento!define o nome do elemento!
Introduo ao Estudo de Minerais
Elementos Qumicos
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LIGAES QUMICASLIGAES QUMICASOs ons ou tomos de elementos que formam os compostos soOs ons ou tomos de elementos que formam os compostos somantidos juntos por foras de atrao entre eltrons e prtonsmantidos juntos por foras de atrao entre eltrons e prtons
Tipos de ligaes qumicasTipos de ligaes qumicas
Introduo ao Estudo de Minerais
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LIGAES QUMICASLIGAES QUMICASso as foras de maior atrao que unem tomosso as foras de maior atrao que unem tomos
Atrao eltrica entre ons de cargas opostasAtrao eltrica entre ons de cargas opostas
Ex.:Ex.: HalitaHalita NaClNaClSal de CozinhaSal de Cozinha
Cerca de 90% de todos os minerais so compostos essencialmente iCerca de 90% de todos os minerais so compostos essencialmente inicosnicos
Introduo ao Estudo de Minerais
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so as foras de maior atrao que unem tomosso as foras de maior atrao que unem tomos
No ganham nem perde eltronsNo ganham nem perde eltronsFormam compostos por compartilhamento eletrnicoFormam compostos por compartilhamento eletrnico
Ex.: DiamanteEx.: Diamante
LIGAES QUMICASLIGAES QUMICAS
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O QUE DETERMINA A ESTRUTURAO QUE DETERMINA A ESTRUTURAINTERNA DE UM MINERAL?INTERNA DE UM MINERAL?
Um mineral composto por umUm mineral composto por um arranjo ordenado de tomosarranjo ordenado de tomos quimicamentequimicamenteligados entre si para formar uma estrutura cristalina particulaligados entre si para formar uma estrutura cristalina particular.r.
Forma externaForma externa CRISTALCRISTAL
ARRANJO ORDENADO CARGAS DOS ONSARRANJO ORDENADO CARGAS DOS ONS
equilbrio eltrico (cequilbrio eltrico (composto neutro)omposto neutro)
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Mineral
So constituintes bsicos das rochas
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Definio de Mineral - 2 Definio
Substncia de ocorrncia natural,
slida, cristalina, geralmente inorgnica,com composio qumica especfica.
Ex.:Ouro nativo (Au) Grafite (C) Diamante (C)
Quartzo (SiO2) Calcita (CaCO2)
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Definio de Mineral
Substncia de ocorrncia natural: deve ser encontrada na natureza
Slida: no liquida, exceo do mercrio
Cristalina: os tomos esto dispostos em um arranjo tridimensionalordenado e repetitivo. Apresenta forma definida. Caso contrrio:vtreos ou amorfos
Geralmente inorgnico: carvo tradicionalmente considerado ummineral
Composio qumica especfica: so expressados por uma frmula
qumica
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Definio de MineralDefinio de Mineral -- ResumoResumo
1.1. SlidoSlido2.2. InorgnicoInorgnico3.3. NaturalNatural4.4. Estrutura interna organizada (cristal)Estrutura interna organizada (cristal)
5.5. Composio qumica definidaComposio qumica definida
Diamantes sintticos, gua, gelo, osso, ao, petrleoDiamantes sintticos, gua, gelo, osso, ao, petrleo -- NO!NO!
MINERALMINERAL
tijolinhos da rochatijolinhos da rocha
MINERALIDE: NO POSSUI ESTRUTURA CRISTALINA ORGANIZADA!!MINERALIDE: NO POSSUI ESTRUTURA CRISTALINA ORGANIZADA!!
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Introduo ao Estudo de Minerais
Definio de MineralDefinio de Mineral -- ResumoResumo
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Estrutura cristalina
o modo pelo qual os tomos, oumolculas, ou ons se encontramespacialmente arranjados
As propriedades dos minerais dependemda sua estrutura cristalina - devemosento descrever essa estrutura pararelacion-la com as propriedades
EstruturaEstrutura internainterna organizadaorganizada
Introduo ao Estudo de Minerais
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EstruturaEstrutura internainterna organizadaorganizada
O cristal um slido homogneo (mineral) com formaexterna polidrica que reflete o arranjo interno ordenado damatria. Todo o cristal mineral mas nem todo o mineral cristal.
No crescimento dos cristais d-se a adio de pequenosgrupos atmicos, compostos pelo empilhamento regular, nas trsdirees, desses pequenos grupos. Cada unidade dessas
chamada cela unitria e corresponde ao menor volume queapresenta as propriedades fsicas, qumicas e aspectogeomtrico do cristal. Ex. Cloreto de Sdio (Halita) - 4NaCl.
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Estrutura cristalina
Os tomos constituintes de um mineral encontramOs tomos constituintes de um mineral encontram--sesedistribudos ordenadamente,distribudos ordenadamente,
formando uma rede tridimensionalformando uma rede tridimensional
Clula Unitria
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CLULA UNITRIA(unidade bsica repetitiva da estrutura tridimensional)
Clula Unitria
Os tomos so representados como esferas rgidas
g geradaerada pela repetio de uma unidadepela repetio de uma unidadeatmica ou inica fundamental que jatmica ou inica fundamental que jtem as propriedades fsicotem as propriedades fsico--qumicas doqumicas domineral completomineral completo
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Estrutura cristalina
Introduo ao Estudo de Minerais
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Tamanho dos onsRaio inico
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Tamanho dos onsIntroduo ao Estudo de Minerais
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Fatores que definem o arranjo maisestvel dos tomos de um cristal:
Preservar a neutralidade eltrica Satisfazer o carter direcional das
ligaes covalentes Ajustar os tomos do modo mais
compacto possvel
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Quando se Formam os Minerais?
Introduo ao Estudo de Minerais
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Quando se Formam os Minerais?
Introduo ao Estudo de Minerais
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Processo de Cristalizao
so o resultado do arranjo atmico interno tridimensional refletido externamente.
Como se Formam os Minerais?
Sistemas cristalinos
O mineral cresce a partir de um ncleo de cristalizao e
pode ou no desenvolver faces cristalinas, dependendo dascondies reinantes na poca (velocidade de cristalizao,quantidade de volteis, viscosidade do meio, espao, etc.).
Arranjo tridimensional ordenadoArranjo bsico repete-se em todas as direesApresenta superfcies planas
Faces cristalinas
Introduo ao Estudo de Minerais
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Sistemas cristalinosOs cristais de minerais diferentes exibem, normalmente, formas diferentes
Existem sete diferentes combinaes dos parmetros de rede.Cada uma dessas combinaes constitui um sistema cristalino.
Si i liSi t i t li
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Cbica de face centrada - CFC
Slido cristalino CFC
Clula unitriarepresentada por esferasrgidas tamanho real -
Clula unitria deum reticuladocristalino. Os circulos
representam asposies ocupadaspelos tomos.
tomos localizados no vrtice do cubo e no centro das faces
Sistemas cristalinosSistemas cristalinos
Si t i t liSi t i t li
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Cbica de corpo centrado - CCC
Slido cristalino CCC
Clula unitriarepresentada poresferas rgidas tamanho real -
Clula unitria de umreticulado cristalino.Os circulosrepresentam asposies ocupadaspelos tomos.
tomos localizados no vrtice do cubo e no centro do cubo
Sistemas cristalinosSistemas cristalinos
Si t m i t liSistemas cristalinos
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Hexagonal Compacta - HCPtomos localizados no vrtice das faces hexagonais3 tomos localizados no centro da estrutura
tomos nos pontos centrais dos dois planos hexagonais
Sistemas cristalinosSistemas cristalinos
Sistemas cristalinosSistemas cristalinos
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Hexagonal compacta # tomos/cel unitria = 6 # coord. = 12 FEA = 0.74
Cbica de face centrada # tomos/cel unitria = 4 # coord. = 12 FEA = 0.74
Cbica de corpo centrada # tomos/cel unitria = 2 # coord. = 12 FEA = 0.68
Sistemas cristalinosSistemas cristalinos
Sistemas cristalinosSistemas cristalinos
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aa bb
cc
aa bb
cc
aa bb
cc
aa bb
cc
CBICOCBICOTETRAGONALTETRAGONAL
TRIGONALTRIGONAL
HEXAGONALHEXAGONAL
===900
a=b=c
===900
a=bc
==900
a=b=c
==900
=1200
a=bc
Sistemas cristalinosSistemas cristalinos
Sistemas cristalinosSistemas cristalinos
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aa
bb
cc
TRICLNICOTRICLNICO
aabb
cc
MONOCLNICOMONOCLNICO
aa
bb
cc
ORTORRMBICOORTORRMBICO
==900
abc
===900
abc
900
abc
Sistemas cristalinosSistemas cristalinos
Sistemas cristalinosSistemas cristalinos
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Sistemas cristalinosSistemas cristalinos
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Hbito - forma externaHbito dos minerais
O hbito dos minerais o aspecto caracterstico que um cristal
comumente assume. determinado pela estrutura cristalina e podecorresponder a uma forma simples (ex. octaedro na magnetita) ou pode seruma combinaes de formas, como na maioria dos cristais (ex. prisma +pirmide, no quartzo). Alguns cristais (calcita, por exemplo) mostramdiferentes hbitos (romboedro e escalonoedro). Outros, apresentam-seirregulares.
Existem vrios fatores que determinam o hbito e crescimento de ummineral como por exemplo, a natureza da soluo onde o cristal cresceu, ascondies de temperatura e presso em que a cristalizao ocorreu, etc.
A agregao de minerais da mesma espcies resulta geralmente emhbitos caractersticos, tais como: foliceo, acicular, fibroso, radiado, granular,tabular, botroidal (mamelonar), dentrtico, etc.
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Hbito - forma externa- Hbito cristalino
(individual)
- Equidimensional- Prismtico- Acicular- Tabular- Placide
Hbito do agregado cristalino Compacto (macio)
Terroso Botrioidal Fibroso
F d l id d
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Formas desenvolvidas durante o
crescimento mineral
cristal de quartzo formado emcavidades abertas
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Quando o crescimento impedidocomo o caso de quartzopreenchendo uma cavidade (geodo)
id l i f i i
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vidro vulcnico, resfriamento muitorpido falta um ordenamento
interno do cristal (obsidiana)
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Introduo ao Estudo dos Minerais
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Identificao dos Minerais
Introduo ao Estudo dos Minerais
Introduo ao Estudo dos Minerais
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Identificao dos Minerais realizada por meios fsicos, qumicos e cristalogrficos:
Os meios fsicos so tradicionais, sendo simples,rpidos e de baixo custo.
Os meios qumicos so de custo mais alto, sendo
aplicados para obter informaes detalhadas como nocaso de minerais de soluo-slida, isto , a variaoqumica dentro da mesma estrutura cristalina.
Os meios cristalogrficos com o auxlio dedifratometria de Raios-X so de maior preciso econfiabilidade, sendo teis para certos grupos de minerais,como argilas e zelitas.
Introduo ao Estudo dos Minerais
Identificao dos Minerais
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Propriedades Fsicas dos mineriasUsadas na identificao macroscpica (meios fsicos)
Cor
Transparncia Brilho Clivagem, partio, fratura Dureza
Densidade
Tenacidade Reao com cido clordrico Magnetismo
Identificao dos Minerais
Identificao dos Minerais
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Propriedades Fsicas dos mineriasUsadas na identificao macroscpica
Identificao dos Minerais
As propriedades fsicas podem ser examinadas com
auxlio de instrumentos simples e de baixo custo, taiscomo lupa, canivete, agulha, etc. Desta forma, so
importantes para a identificao rpida de minerais.
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Cor do mineral A cor do mineral produzida
devido a absoro, pelo
mineral, de certoscomprimentos de onda da luz.
A cor est relacionada com acomposio qumica mineral
ou devida as impurezas.
Impurezas qumicas podemmudar a cor, ex.: quartzo
Elementos cromferos: mesmoem pequena quantidade, docores aos minerais: Ti, V, Cr, Mn,Co, Ni e Cu.
Variedades de quartzo
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Variedades de quartzo
Quartzo puro (incolor)
Ametista (quartzo roxo) ons de Fe
Quartzo rseo (Mn)
Quartzo exposto radiao -marrom
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Cor do trao Cor do p do mineral
Usada para minerais metlicos Cor do trao deixada em placa de porcelana
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Cor do trao
T i
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Transparncia a capacidade do mineral de absorver ou transmitir a luz
Transparentes - mineraiscom com baixocoeficiente de absoroda luz
Translcidos absorvemconsidervel quantidadede luz
Opacos elevadaabsoro da luz
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Brilho Capacidade de reflexo da luz incidente
na superfcie Brilho metlico os minerais que absorvem fortemente a luz.
Brilho no metlico
absorvem pouca luz Vtreo Sedoso Graxo
Perlceo
Quando no tem brilho superfcie fosca
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Fratura e clivagem
Quando minerais sosubmetidos a uma fora externadestrutiva, como um forte impactopor um martelo, estes se rompem.
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Fratura e clivagemExistem vrias maneiras de rompimento fsico, ou seja desintegrao mecnica:
Clivagem. minerais se rompem sempre ao longo de determinadas superfciesplanas paralelas. originada da estrutura cristalina do mineral, ou seja, aconfigurao ou coordenao de tomos ou ons.
Portanto, o mineral se rompe sempre segundo direes paralelas aos
planos de configurao atmica, sendo obviamente paralelas aos planos decristalizao.
Fratura: minerais que se rompem na direo no paralela aos planos do cristal. Oplano de rompimento deste tipo no reto.
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Fratura e clivagem FraturaSuperfcie de quebra plana,
irregular ou conchoidal
ClivagemQuebra preferencial segundo
planos preferenciais e paralelos
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Fratura e clivagem Clivagem
Quebra preferencialsegundo planospreferenciais e
paralelos
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Fratura e clivagem
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Fratura e clivagem
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Fratura e clivagem
Dureza
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A dureza no sentido mineralgico corresponde a um parmetro de
resistncia mecnica da superfcie dos minerais.Quanto maior for fora de interligao entre os tomos
constituintes, tanto maior ser a dureza.
A dureza do mineral definida atravs de ensaios de risco entre
dois minerais, isto , quando a superfcie de um mineral riscada por um
outro mineral ou no.
Em 1832, Mohs apresentou uma escala com 10 minerais padres,
denominada de escala Mohs
Dureza
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Escala de Mohs.
1. talco
2. gipso
3. calcita
4. fluorita
5. apatite
6. ortoclsio
7. quartzo
8. topzio
9. corindon
10. diamante
Dureza
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Comparao de durezas
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Comparao de durezas
Unha +- 2 Alfinete +- 3,5
Ao (lmina do canivete) +- 5 Vidro +- 5,5 Porcelana +- 6
Escala de Mohs 1. talco
2. gipso 3. calcita 4. fluorita
5. apatite 6. ortoclsio 7. quartzo
8. topzio 9. corindon 10. diamante
Comparao de durezas
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Comparao de durezas
O talco, padro mineral de dureza 1, facilmente riscado pela unha, porm o gipso,dureza 2, no muito fcil de ser riscado pela unha.
A calcita, padro de dureza 3, facilmente riscada por prego, porm, o ortoclsio,de dureza 6, no riscado.O quartzo, padro de dureza 7, no riscado mesmo por canivete de ao.Calcrio e mrmore so compostos quase totalmente de minerais carbonatos, cuja
dureza baixa (dureza 3), portanto, essas rochas podem ser cortadas por serras de ao.
Por outro lado, rochas granticas (de sentido comercial), que contm minerais dealta dureza, tais como quartzo (dureza 7) e feldspato potssico (dureza 6), precisam de serrasdiamantadas para corte.
Nota-se que todas as rochas holocristalinas de granulometria grossa, que no somrmores, so chamadas comercialmente de granito.
O rubi e a safira so minerais da espcie do corndon. Por causa da sua alta dureza(dureza 9), o custo de lapidao alto.
O diamante (dureza 10) constitudo por firme rede tetradrica de carbono, que nopode ser riscado por nenhum outro mineral. O nico material que pode lapidar diamante oprprio diamante.
Densidade relativa
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Densidade relativa
Nmero que indica quantas vezes um certo volume demineral mais pesado do que um mesmo volume de
gua destilada temperatura de 4 oC
Grafite 1-2
Quartzo 2-3 Berilo 3-4 xidos metlicos 4-6
Ouro nativo, platina 19
Densidade relativa
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Densidade relativa
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TenacidadeA tenacidade corresponde ao comportamento da deformao diante de
fora externa.
Este exame simples, fcil e de baixo custo, necessitando-se apenasuma agulha.
Ouro (Au), pirita (FeS2) e calcopirita (CuFeS2) possuem cor amarela e
brilho metlico, sendo de aparncia similar.Entretanto, so facilmente identificados por meio da tenacidade: ouro
se deforma plasticamente, pirita no se deforma nem se risca, e calcopirita
quebra com facilidade.
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1) Frgil: o mineral rompido ou pulverizado facilmente por pequenosf C l i i i i d il l
Tenacidade
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esforos. Calcopirita e minerais de argila so exemplos.
2) Malevel: o mineral estendido por uma fora compressiva,transformando-se em uma lmina fina ou folha por meio de deformaoplstica permanente. Elementos nativos do grupo do cobre (platina, ouro,prata e cobre) possuem esta propriedade.
3) Sctil: o mineral cortado por faca ou canivete em folhas finas. Oselementos nativos do grupo o cobre tm esta propriedade.
4) Dctil: o mineral extrado e alongado por uma fora distensional
formando fios, por deformao plstica. Elementos nativos do grupo do cobretm esta propriedade.
5) Flexvel: diante de um esforo, o mineral se deforma plasticamente, e noretoma a sua forma original mesmo aps a retirada do esforo. Elementos
nativos do grupo do cobre tm esta propriedade.6) Elstico: diante de um esforo, o mineral se deforma, porm, retoma a suaforma original aps a retirada do esforo. Quase todos os mineraisdemonstram esta propriedade diante esforo pequeno.
Minerais Cor Brilho D Du Hbito
Enxofre amarela graxo 2,07 2,0 Granular ou como massa folhada
Resumo
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Enxofre amarela graxo 2,07 2,0 Granular ou como massa folhada
Cobre amarelo-cobre
metlico 8,95 2,5 Arborescente ou como ramos nodulares
Pirita amarelo-plida
metlico 5,21 6,0 Cristais cbicos com faces estriadas, macio ougranular.
Calcopirita amarelo- ouro metlico 4,20 3,5 Geralmente compacto, macio.
Magnetita preta metlico 5,20 6,0 Cristais octadricos ou macio finamentegranular.
Hematita vermelho-escuro
metlico 5,30 6,0 Na forma de massas folhadas ou tabular,compacta e, ainda , reniforme.
Ilmenita preta metlico 4,72 5,5 Granular, macio ou tabular
Pirolusita preta metlico 4,80 2,0 Macio, dentrtico, granular ou como cristaisfibro-radiados.
Limonita marromamarelado
3,604,00
5,05,5
Macio ou massas terrosas
Halita incolor,branca
vtreo 2,16 2,5 Cristais cbicos ou macios e compacto.
Silvita incolor,branca
vtreo 2,00 2,5 Cbico ou granular
Calcita incolor,branca
vtreo 2,70 3,0 Rombodrico, escalonodrico, granularcompacto.
Dolomita incolor branca vtreo 2 85 3 5 Rombodrico escalonodrico granular compacto
Minerais Cor Brilho D Du Hbito
Resumo
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Dolomita incolor, branca vtreo 2,85 3,5 Rombodrico, escalonodrico, granular compacto.
Nitrato deSdio
Incolor, branca vtreo 2,30 1,52,0
Macio ou como incrustaes
Brax incolor,branca
vtreo 1,71 2,02,5
Como incrustaes ou massas de cristaisprismticos curtos
Barita branca,marrom,
avermelhada
vtreo 4,5 3,03,5
Cristais tabulares ou granular
Gipsita incolor, branca vtreo ouperlceo
2,32 2,0 Cristais prismticos, granular, acidular ou foliceo.
Apatita verde-azulada
vtreo 3,15 5,0 Em cristais prismticos, macio ou compacto.
Olivina verde-oliva vtreo 3.35 6,5 Geralmente granular
Tremotita-Actinilita
verde-clara vitreo 2,983,46
5,5 Cristais prismticos, alongados em agregadosfibrosos.
Hornblenda verde-escura vtreo 3,2 6,0 Cristais colunares ou massas granulares.
Augita preta vtreo 3,4 6,0 Granular ou como cristais prismticos curtos.
Biotita preta vitreo 2,5 Foliceo
Muscovita incolor,
prateada
vtreo a
perlceo
2,5 Foliceo
Ortoclsio rosa-aver-melhada,branco
vtreo 6,0 Cristais irregulares ou tabulares
Plagioclsios cinza abranca
vtreo 6,0 Gros irregulares ou cristais tabulares
Quartzo variada 2,65 7,0 Prismtico, piraminado, macio ou granular
D = Densidade
Du = Dureza