Mineralogia Geral

1

Curso Tcnico de Nvel Mdio Subseqente

em Minerao

Mineralogia

Mineralogia Geral

2

CENTRO FEDERAL DE EDUCAO TECNOLGICA DO RIO GRANDE DO NORTE

APOSTILA DE MINERALOGIA

2007

Mineralogia Geral

3

Apresentao da Disciplina Mineralogia

Prezados Estudantes,

Bem vindos disciplina Mineralogia.

A Mineralogia a cincia que trata do estudo minerais, que so recursos naturais utilizados desde os

primrdios da histria da humanidade, sendo importantes no desenvolvimento tecnolgico dos dias atuais e

para o futuro.

A assimilao adequada dos contedos apresentados em nosso curso depender do entendimento

prvio dos assuntos abordados na disciplina Geologia Geral, j que os minerais so um dos constituintes mais

importantes presentes na crosta terrestre e detentores de preciosas informaes sobre a origem e evoluo da

Terra.

Apesar de muitas vezes ignorados, os minerais esto presentes em nosso cotidiano, faltando apenas o

despertar da percepo de cada um, sendo umas das metas que pretendemos alcanar ao final do curso pro-

posto, abordando-se os seguintes temas gerais: breve histrico da utilizao dos minerais desde as primeiras

descobertas, mostrando a evoluo da Mineralogia como cincia; os minerais (conceito, principais proprieda-

des, identificao e importncia dos minerais mais comuns, classes mineralgicas, origem dos minerais, utili-

zao de tabelas determinativas a partir de estudos macroscpicos dos minerais).

Esperamos que todos possam desenvolver um excelente trabalho aproveitando a oportuni-

dade para ampliar seus conhecimentos e que toda essa aprendizagem possa contribuir efetivamente para o

desempenho de suas funes junto sociedade brasileira.

EQUIPE DE ELABORAO

Professoras Narla Sathler Musse de Oliveira Rosiney Arajo Martins

Mineralogia Geral

4

Plano de estudo

Mineralogia

Carga horria de dedicao:

120 horas

OBJETIVO GERAl Compreender a origem, formao, propriedades fsicas e qumicas, classificao e o uso dos minerais, bem como a distribuio na Terra e identificao macroscpica de minerais mais comuns.

EMENTA:

Principais conceitos Importncia econmica dos minerais e elementos qumicos; Noes de cristalografia e cristaloqumica; Propriedades fsicas e qumicas dos minerais; Classes mineralgicas; Mineralogia descritiva;

OBJETIVOS ESPECFICOS

Apresentar a Mineralogia como uma cincia e sua interligao com a Geologia; Reconhecer os principais minerais constituintes da crosta terrestre e a importncia econmica; Identificar minerais atravs de propriedades fsicas e tabelas de identificao; Classificar minerais a partir da frmula molecular; Reconhecer as principais assemblias mineralgicas de rochas gneas, sedimentares e metamrficas; AVALIAO DO MDULO

Ao final das atividades desenvolvidas durante momento presencial, haver uma avaliao, individual, escrita, versando sobre questes abordadas nos contedos estudados.

Mineralogia Geral

5

1. INTRODUO

1.1. CONCEITO DE MINERALOGIA

Definio: A mineralogia pertence as cincias geolgicas e estudam a composio da crosta terrestre. O nome dessa cincia significa literalmente Cincia dos Minerais, que trata dos aspectos descritivos e genti-cos dos minerais e suas associaes.

1.2. HISTRICO

Para sobreviver, os homens primitivos tiveram de aprender muito sobre o planeta no qual viviam. Tiveram de encontrar cavernas para se refugiar e fontes de gua doce para beber. Precisaram de minerais e rochas para fabricar armas e ferramentas e terras (argilas) com diferentes cores para poder se enfeitar e deco-rar suas habitaes.

fabricavam-se artigos de uso cotidiano (martelos, lanas, potes, etc.) feitos de quartzo, obsidiana, cal-cednia, slex e tremolita (Figura 1).

No Rio Grande do Norte, existem vrios stios arqueolgicos com indicativos de ocupao pelos homens pr-histricos. Em Lajedo Soledade, Apodi, Carnaba dos Dantas, Parelhas e em todo o litoral do estado, podem ser observados pinturas rupestres e locais de escavao onde foram encontrados vrios mate-riais lticos (Figura 2).

1.2.1. GRANDES CIVILIZAES DA ANTIGIDADE: Chinesa, Egpcia, Hindus, Mesopot-micos, Gregos, Romanos, etc., utilizavam a maleabilidade dos metais, exploravam e processavam depsitos de Au, Ag, Cu, Sn, Pb, Hg, Fe e pedras preciosas. Um destaque especial deve ser dado a Aristteles (384 382 a.C.), que ofereceu os primeiros escritos sobre os corpos naturais inorgnicos classificando-os em quatro elementos bsicos: Terra, gua, Fogo e Ar, a partir dos quais se originariam todas as substncias.

1.2.2. IDADE MDIA: Grande avano na minerao no Oriente, Amrica Central e Europa; o conhecimento emprico dos minerais sintetizado pelo rabe Avicenna (980 1057), que props a seguin-te classificao: (1) pedras e solo; (2) metais substncias fundveis; (3) fsseis sulfricos combustveis; e por fim, (4) sais substncias solveis. Neste perodo os Alquimistas deram enormes contribuies ao desenvolvimento da Minera-logia; com a busca incessante pela Pedra Filosofal e o Elixir da longa Vida acabavam descobrindo novas substncias e novas fontes minerais. Alquimistas rabes foram responsveis pela descoberta dos lcalis (compostos de oxignio e metais alcalinos, como o sdio e o potssio) e de tcnicas de destilao. O alemo

Figura 1 - Da esquerda para direita: Instrumento de "pedra" confecciona-dos atravs de percusso direta, per-cusso indireta e lascagem por presso Estes instrumentos eram usados para raspar, cortar e furar. Fonte: O homem fssil. Michael H. Day. 1993. Edio Melhoramentos.

Figura 2 - esquerda, pintura rupestre de Lajedo Soledade - RN. Pintura sobre rocha carbontica. A cor predominante a vermelha (ferro?). Foto da autora. direita, machado lascado em arenito silici-ficado, comprimento aproximado de 11 cm com idade aproximada de 4.650 anos. Encontrado no Stio Camargo-Piraj-SP. (Fonte: Pr-Histria no Brasil. Revista Cincia Hoje. Vol.4. No 19. Julho/Agosto-1985. Pg. 35.

Mineralogia Geral

6

Theophrastus Philipus Aureolus von Hohenheim, mais conhecido como Paracelso, foi o primeiro na Europa a citar o zinco e a usar a palavra "lcool".

1.2.3. RENASCENA: surge a urbanizao, a industrializao, inveno de armas de fogo, desen-volvimento das cincias naturais e a introduo do termo MINERALOGIA (latim MINERO = depsito e LOGIA = estudo) pelo italiano Bernard Cesi. Logo aps, Georgius Agrcola (1494 1555, Alemo) classifi-cou os minerais com base nas suas propriedades fsicas e morfolgicas como: dureza, densidade, cor, transparncia, odor e clivagem.

1.2.4. MEADOS DO SCULO XVIII: Fundao da Academia de Minerao em Feiberg ( A. G.

Werner, Alemo) e Academia de Cincias na Rssia (M. V. Lomonsov; V. M. Severgin e Steno, Rome de Lisle).

1.2.5. SCULO XIX: A mineralogia atinge o status de cincia independente, favorecidas pelo grande avano da cristalografia ( Hally, Wollaston, Goldschmitdt). 1822 Mohs introduz a escada de dureza dos minerais. 1826 J. Berzelius acrescenta os grupos dos xidos, silicatos, sulfatos, haletos, carbonatos e sais. 1848 Bravais apresenta os 14 retculos cristalinos. 1858 H. Sorby (Ingls) inventa o microscpio de polarizao. 1895 W. K. Roentgen descobre os Raio X.

1.2.6. SCULO XX: Desenvolvimento da Radiocristalografia ( Max Von Laue, W. H. Braag e W. L. Braag), com implicao direta no aperfeioamento da Cristalografia, qumica e Mineralogia.

Atualmente existem mtodos refinados que permitem visualizar a estrutura tridimensional dos cris-tais/minerais alm da anlise de variaes qumicas em escala micromtrica.

1.3. PRINCIPAIS CONCEITOS

1.3.1. MINERAL: - "mineral um slido homogneo, de ocorrncia natural, formado inorgani-camente, com uma composio qumica definida e arranjo interno organizado" definio de Klein & Hurlbut (1993) SLIDO HOMOGNEO - formado por uma nica fase slida, no podendo ser separado em

compostos mais simples por nenhum processo fsico, figura 3. NATURAL - No podem sofrer a ao direta ou indi-

reta do homem, durante a sua formao. Nestes termos teremos que a halita (NaCl ou sal de cozinha) s ser mineral se cristalizado na natureza. Aquele cristalizado em casa ou nas salinas por ao do homem, apesar de ser idntico ao primeiro no mineral.

Para saber mais! Por ser o lugar do planeta mais propcio extrao do sal marinho (NaCl, cloreto de sdio ou halita), com sol constante e dez meses sem chuva, o trecho do Rio Grande do Norte, que compreende Macau, Areia Branca, Grossos e Galinhos, se tornou o maior produtor de sal do Brasil. Destas cidades saem 90% da extrao Nacional. O mar des-te trecho tem guas verdes, calmas, mornas e a maior salinidade do planeta, s perdendo para o Mar Morto. 8.000 homens trabalham nestas salinas. A seqncia do sal at a nossa mesa a seguinte: A gua do mar represada em tanques chamados de baldes. Durante 6 meses esta gua passa de um balde para outro at evaporar. Forma-se uma crosta de 20 cm de sal que colhida por uma mquina semelhante aquelas que varrem as neves das ruas. O sal levado at as esteiras lavadoras. A seguir o sal curado em pilhas de at 12 m de altura. Escavadeiras tiram o sal da pilha e o levam para os navios ou caminhes.. O sal transformado em sal refinado. (Revista Terra,

Abril de 1999). INORGNICO - No pode ter a ao de animais ou vegetais, ou seja de organismos vivos. Assim a

prola, o mbar, o petrleo, etc., no so minerais.

Figura 3 - Foto-grafia do mineral fluorita. Fonte: Hochleitner, R. - 1983.

Mineralogia Geral

7

ARRANJO INTERNO ORGANIZADO - significa que os minerais so em sua maioria cristais.

Portanto eles desenvolvem propriedades como a clivagem, a forma externa e reao a luz e RX, que atestam seu arranjo interno organizado.

COMPOSIO QUMICA DEFINIDA - implica que os minerais devem ser formados por elemen-

tos qumicos e sua constituio qumica pode ser expressa por uma frmula.

cA lapidao no faz uma substncia deixar de ser mineral porque uma interferncia do homem aps a sua formao.

cA gua no mineral pois no slida, entretanto o gelo mineral. Mas nem todos os gelos, somente aqueles naturais. O vidro no mineral pois uma substncia amorfa, ou seja, no tem estrutura interna organizada. A prola, marfim, dente humano e minerais sintticos, tambm no so minerais.

1.3.2. CRISTAL: qualquer material homogneo (as propriedades fsicas so as mesmas em todo

o seu corpo), slido, possuindo estrutura interna tridimensional ordenada. Sob condies de crescimento favorveis os cristais podem ter superfcies externas planas e bem definidas (faces do cristal). O conceito de cristal independe da origem orgnica ou inorgnica e/ou natural artificial.

1.3.3. MINERALIDE: Refere-se a todo material slido ou lquido, de ocorrncia natural, sem ar-ranjo interno sistemtico (so amorfos). No sentido exato eles so includos no chamado Reino Mineral, per-tencendo ao grupo dos Recursos naturais da Terra (vidro vulcnico, limonita, opala, etc.).

GEMAS: Substncias usadas para adorno pessoal. Geral-mente possuem alto valor comercial. Podem ser minerais (rubi, diamante (figura 4), esmeralda, etc.), rochas (sodali-ta, lpiz-lazuli, etc.), substncias orgnicas (mbar, prola, etc.) e substncias sintticas (elaboradas em laboratrio com similar na natureza).

1.3.4. ROCHA: Aplica-se a um agregado slido, natural, de um ou mais minerais e/ou minerali-

des; por exemplo: granito composto essencialmente por quartzo, feldspatos e micas; carvo diversos compostos de C, H, O. Outras rochas: arenito, carbonato, argila (rochas sedimentares); xisto, mrmore, gnaisse (rochas metamrficas); basalto, granodiorito, carbonatito (rochas gneas). Este assunto ser abordado mais frente.

1.4. IMPORTNCIA DOS MINERAIS

1.4.1. INTERESSE ECONMICO - minerais metlicos Scheelita - CaWO4- mineral minrio de W (volfrmio ou tungstnio), empregado como metal de endurecimento na manufatura de ao (liga de ferro e carbono) de ferramenta de alta velocidade, vlvulas molas, formes, limas, etc. Possui altssimo ponto de fuso (3.410oC). Empregado na fabricao de carbetos, mais duros que quaisquer abrasivos naturais. Usado em filamentos de lmpadas. Esfalerita - ZnS - Minrio de zinco. Participa de vrias ligas, entre as quais o la-to. Usado na galvanizao. Cassiterita -SnO2 - Minrio de estanho. O estanho usado na manufatura de utenslios de cozinha, fabricao de solda, Fundies especiais, alm da indstria do vidro e cermica; etc. minerais no-metlicos Fluorita - CaF2 - Fabricao de cido fluordrico, vidro opalino e lentes acromticas. Barita - BaSO4 - Indstria de tintas, papel, tecido, cosmticos e radiologia mdica. Amianto (asbesto) - Dife-rentes minerais podem servir como asbesto, principalmente do grupo dos anfiblios, quando ocorrem em hbitos fibrosos. Emprega-se para a proteo contra o fogo e como isolante contra calor e eletricidade. - Gip-sita - CaSO4.2H2O - Usado na produo do gesso.

Figura 4 - Cris-tal de diamante bruto. O dia-mante um dos minerais gemas mais conhecidos e clssicos. Fonte: Hochleitner, R. -

Mineralogia Geral

8

1.4.2. INTERESSE ORNAMENTAL (GEMAS OU PEDRAS PRECIOSAS) - Berilo: azul -gua-marinha; verde esmeralda; rseo morganita; Corindon: azul safira; vermelho intenso rubi; amarelo mel ; Turmalina: verde Turmalina ou esmeralda brasileira; vermelha ou rsea rubelita; azul escu-ro indicolita; Quartzo: roxo ametista; amarelo mel citrino; verde prsio; preto morion.

1.4.3. INTERESSE ESTRATGICO - Minerais radioativos contendo U, Th (uraninita e torianita, respectivamente).

Os elementos qumicos, dos quais so formados os minerais, tem diversas aplicaes em vrios campos do conhecimento. Para exemplificar: clcio, silcio, alumnio, ferro: utilizados na fabricao do cimento. clcio: utilizado na industria de papel e alimentcia. sdio e silcio: utilizado na fabricao de vidro. silcio: utilizado na fabricao de silicones. ferro: utilizado na fabricao do ao. magnsio: utilizado em fertilizantes. chumbo, cdmio e estanho: usados na fabricao de baterias. cobre: utilizado como condutor eltrico. nitrognio: utilizado em fertilizantes. enxofre: utilizado na fabricao da plvora. A prata: utilizada em filmes fotogrficos. nquel: usado para aumentar resistncia de aos (ligas). Platina: usada em joalheria e em transformadores catalticos de automveis para reduzir a poluio

provocada pelos gases de escape. carbono: utilizado em todos os produtos derivados de petrleo, combustveis, resinas, polmeros,

plsticos e etc. polnio: utilizado em muitos aparelhos de raios-x, utilizados para anlises quantitativas de laborat-

rio.

Mineralogia Geral

9

2. CRISTALOQUMICA

A composio qumica de um mineral tem uma grande importncia, pois todas as suas propriedades

dependem dela, da geometria do arranjo dos tomos constituintes e da natureza das foras eltricas que os mantm unidos.

Durante muito tempo a classificao dos minerais era feita com base em sua qumica. A classificao atual considera a estrutura do mineral e sua composio qumica. Principalmente levando em conta que os tomos de um elemento podem ser substitudos pelos de outro em uma mesma trama estrutural.

Este fato importante ao se levar em conta que grande parte dos minerais so minerais minrios, ou seja, estes minerais apresentam em sua composio um metal, que constituinte acessrio e no essencial, que tem importncia econmica. Ex. A monazita [Ce,La,Y,Th]PO4, cuja grande importncia est na produ-o do trio (usado como combustvel nuclear). Nestes casos, um conhecimento do mecanismo, pelo qual os elementos acessrios chegaram a estar presentes, pode ser de grande significao econmica.

As unidades que compem a matria so os tomos e os ons. Existem cerca de 34 espcies diferen-tes de partculas subatmicas. De todas estas, a mineralogia necessita de 3 para se entender o papel dos to-mos nas estrutura dos cristais. Estas partculas so o prton, o nutron e o eltron.

2.1. TOMO

A menor unidade de matria que pode ser considerada um elemento qumico com propriedades dis-

tintas. Conforme o conceito original criado pelos filsofos gregos atomistas, tomo quer dizer "o que no pode ser dividido". Ele formado, porm, por partculas menores: um ncleo (10 mil vezes menor do que o tomo) com carga eltrica positiva que contm nutrons e prtons e cercado por uma nuvem de eltrons, partculas com carga eltrica negativa (Figura 20). Os tomos podem trocar eltrons para estabelecer ligaes qumicas. Essas combinaes de tomos, chamadas molculas, so as menores unidades dos compostos ou substncias qumicas.

tomo de Rutherford - A estrutura do tomo descrita em 1919 por um modelo clssico proposto

pelo fsico ingls Ernest Rutherford. Para ele, o tomo permanece estvel pela atrao entre o ncleo e os eltrons que circulam em torno dele, seguindo rbitas. Esse modelo explica a maior parte dos fenmenos qumicos. Para a explicao de outros fenmenos, principalmente fsicos em escalas subatmicas, necessrio aplicar a fsica quntica, teoria criada em 1913. No lugar do modelo planetrio de tomo, com eltrons pontu-ais orbitando em volta de um ncleo, a quntica indica zonas em que esses "satlites" do ncleo tm maior ou menor probabilidade de existir.

O estado de equilbrio dos tomos em qualquer composto qumico tende a ser o de menor energia para os seus constituintes, tendo em vista que a energia de qualquer composto menor que a energia de um tomo no ligado. Em geral, esta diferena de energia entre um tomo no ligado e um mnimo de energia potencial de um tomo ligado determina a energia do retculo (nos cristais se denomina a energia da rede cristalina). Este valor corresponde a quantidade de energia liberada pelos tomos para formar o cristal; por-tanto, necessrio um valor correspondente para destruir ou refazer a rede cristalina. Por exemplo: ao se aquecer um mineral, progressivamente, devido ao aumento da amplitude dos movimentos oscilatrios dos tomos e seu deslocamento com respeito s posies de equilbrio dos tomos; proporcionalmente crescem

eltron

Ncleo

Figura 20 - Modelo atmico do tomo. O ncleo formado por partculas positivas (prtons) e negativas (nu-trons). A eletrosfera formada partcu-las negativas (eltrons). O ncleo con-tm quase toda a massa do tomo. A eletrosfera uma regio negativa, 10 mil vezes maior que o ncleo. Pratica-mente no possui massa.

eltron

Mineralogia Geral

10

as distncias interatmicas mdias podendo chegar a fundir o mineral. Pelo contrrio, o aumento da presso exercida sobre um mineral aproxima cada vez mais os tomos podendo acompanhar-se da transformao da estrutura interna do mineral.

Por esse motivo as distncias interatmicas, ou seja, o arranjo cristalino dos minerais dependem di-retamente das condies de presso e temperatura na qual foram formados.

Outro fator determinante na estrutura de um mineral, a configurao eletrnica de seus tomos ou ons constituintes distribuda nos orbitais s, p, d e f, de acordo com sua geometria caracterstica, ocupando estatisticamente uma regio no espao tridimensional onde maior a probabilidade de se encontrar um ou no mximo um par de eltron(s).

2.2. OS ELEMENTOS QUMICOS1

D uma olhada sua volta. Tudo que voc v - e no v - envolve qumica; seu micro, seu corpo, sua casa, a Terra, o ar, as galxias. A medida que vamos conhecendo a qumica dos elementos e de seus com-postos em laboratrio, podemos relacionar esses processos qumicos a fenmenos naturais e ao nosso cotidi-ano. Sabemos que a hemoglobina do sangue contem Ferro (Fe), mas por que no Urnio (U) ou Rutnio (Ru)? Como pode o grafite ser to diferente do diamante sendo feitos do mesmo elemento, o Carbono (C)? E o Universo, como surgiu? Ainda no temos respostas para todas essas questes; embora o avano da cincia nos fornea uma teoria bem aceitvel.

Os elementos mais pesados do que o ltio foram sintetizados nas estrelas. Durante os ltimos est-gios da evoluo estelar, muitas das estrelas compactas queimaram e formaram o carbono (C), o oxignio (O), o silcio (Si), o enxofre (S) e o ferro (Fe). Elementos mais pesados do que o ferro foram produzidos de duas maneiras: uma na superfcie de estrelas gigantes e outra na exploso de uma estrela super nova. Os destroos destas exploses, sofreram influncia de foras gravitacionais e produziram uma nova gerao de estrelas. Entretanto nenhum desses destroos foram coletados por um corpo central, alguns so coletados por peque-nos corpos que entram em rbita em torno de uma estrela. Estes corpos so os planetas, e um deles a terra. Toda a matria na terra, foi formada pelo mecanismo da morte de uma estrela.

2.3. A TABELA PERIDICA2

No sculo XVIII j eram conhecidos cerca de 50 elementos qumicos, entre os quais muitos apre-sentavam propriedades semelhantes. medida que mais elementos iam sendo descobertos, os qumicos sen-tiam necessidade de agrup-los de acordo com suas propriedades. Como elemento qumico se entende qual-quer conjunto de tomos com o mesmo nmero atmico. Nmero atmico o nmero de prtons existentes no ncleo do tomo.

Um pr-requisito necessrio para construo da tabela peridica, foi a descoberta individual dos e-lementos qumicos. Embora os elementos, tais como ouro (Au), prata (Ag), Estanho (Sn), cobre (Cu), chum-bo (Pb) e mercrio (Hg) fossem conhecidos desde a antigidade. A primeira descoberta cientfica de um ele-mento, ocorreu em 1669, quando o alquimista Henning Brand descobriu o fsforo. Durante os 200 anos seguintes, um grande volume de conhecimento relativo s propriedades dos elementos e seus compostos, foram adquiridos pelos qumicos. Com o aumento do nmero de elementos descobertos, os cientistas inicia-ram a investigao de modelos para reconhecer as propriedades e desenvolver esquemas de classificao. A primeira classificao, foi a diviso dos elementos em metais e no-metais. Isso possibilitou a antecipao das propriedades de outros elementos, determinando assim, se seriam ou no metlicos.

A organizao da tabela peridica, foi desenvolvida no teoricamente, mas com base na observao qumica de seus compostos, por Dimitri Ivanovich Mendeleev (18341907). Nasceu na Sibria, sendo o mais novo de dezessete irmos. Mendeleev foi educado em St. Petersburg, e posteriormente na Frana e Alema-nha. Conseguiu o cargo de professor de qumica na Universidade de St. Petersburg. Escreveu um livro de qumica orgnica em 1861. Em 1869, enquanto escrevia seu livro de qumica inorgnica, organizou os ele-mentos na forma da tabela peridica atual. Mendeleev criou uma carta para cada um dos 63 elementos conhe- 1 Capturado do site: http://www.merck.com.br/quimica/tpie/bb_fr.htm, em 19/10/01 2 Capturado no site: www.cienciaquimica.hpg.com.br, s 13:53h do dia: 19/10/101

Mineralogia Geral

11

cidos. Cada carta continha o smbolo do elemento, a massa atmica e suas propriedades qumicas e fsicas. Colocando as cartas em uma mesa, organizou-as em ordem crescente de suas massas atmicas, agrupando-as em elementos de propriedades semelhantes. Formou-se ento a tabela peridica (Tabela 3). Em 1906, Mende-leev recebeu o Prmio Nobel por este trabalho

1 18 H1 2 13 14 15 16 17 He2

Li3 Be4 B5 C6 N7 O8 F9 Ne10

Na11 Mg 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Al13 Si14 P15 S16 Cl17 Ar18

K19 Ca20 Sc21 Ti22 V23 Cr24 Mn Fe26 Co27 Ni28 Cu29 Zn30 Ga31 Ge32 As33 Se34 Br35 Kr36

Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Th Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe54

Cs Ba La Hf72 Ta73 W74 Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn86

Fr Ra Ac Db Jl Rf Bh Hn Mt

La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu

Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lt

Tabela 3 - Tabela peridica.

At o presente momento, so conhecidos 110 elementos qumicos, incluindo a os elementos qu-micos produzidos em laboratrio. Com exceo dos gases da atmosfera, possvel encontrar todos os outros elementos qumicos nos minerais.

Na tabela, os elementos esto arranjados horizontalmente, em seqncia numrica, de acordo com seus nmeros atmicos, resultando o aparecimento de sete linhas horizontais (ou perodos). Cada perodo, exceo do primeiro, comea com um metal e termina com um gs nobre. Os perodos diferem em compri-mento, variando de 2 elementos, no mais curto, 32 elementos no mais longo. So formadas as linhas verti-cais dos elementos pelas estruturas similares da camada externa (como no exemplo do grupo 2). Estas colu-nas so denominadas grupos. Em alguns deles, os elementos esto relacionados to intimamente em suas propriedades, que so denominados de famlias (o grupo 2 a famlia dos metais alcalinos terrosos).

2.3.1. Grupo 1 Hidrognio e Metais alcalinos (Hidrognio, ltio, sdio, potssio, rubdio, csio e frncio) - Os elementos do grupo 1 so caracterizados pela configurao eletrnica da camada de valncia, ns1. Todos ocorrem como ons +1. Com exceo do hidrognio, todos so metais e no so encontrados livres na natureza. Reagem com quase todos os metais. Eles so chamados de metais alcalinos, porque reagem com a gua, formando hidrxidos (MOH, M=metal alcalino), chamados Comumente de lcali. Os tomos de hidrognio so os mais simples, de todos os elementos qumicos. Ele formado por duas partculas sub-atmicas: um prton e um eltron. Apesar de possuir a mesma configurao eletrnica da camada de valncia dos elementos do grupo 1, ns1, o hidrognio um no metal. No estado elementar encontrado como mol-culas diatmicas (H2).

2.3.2. Grupo 2 Metais alcalinos terrosos (berlio, magnsio, clcio, estrncio, brio e rdio) - Os

elementos do grupo 2 so caracterizados pela configurao eletrnica da camada de valncia ns2. Onde n o nmero quntico principal (nmero do perodo); formam compostos no estado de oxidao +2, como por exemplo o xido de clcio CaO. O termo "terrosos" no nome do grupo da poca da alquimia, onde os alquimistas medievais, chamavam as substncias que no se fundiam e no sofriam transformaes com o calor (com os meios de aquecimento da poca), de "terrosos". Esses elementos, so metais e apresentam uma alta reatividade para ocorrerem livres na natureza. Ocorrem sob a forma de compostos, como ctions +2.

Mineralogia Geral

12

2.3.3. Grupos 3 12 Os Elementos de Transio - O grande bloco dos elementos da parte cen-tral da tabela peridica, uma ponte entre os elementos do bloco s (grupos 1 e 2) e os elementos do bloco p (grupos 13 18). As trs primeiras linhas (Sc Zn, Y Cd e La Hg), so geralmente chamados de elementos de transio ou metais de transio. Todos esses elementos possuem o subnvel d, entre seus eltrons de va-lncia, por isso tambm chamados de "elementos do bloco d". Os elementos colocados na tabela peridica entre o lantnio (La) e o hfnio, e entre o actneo e o elemento 112 so chamados de lantandeos (srie dos lantandeos) e actindeos (srie dos actindeos), respectivamente. Todos esses elementos possuem o subnvel f, entre seus eltrons de valncia, por isso tambm chamados de "elementos do bloco f".

2.3.4. Os Transfrmicos - Os elementos conhecidos partir do 101 at o 112, chamados de "ele-

mentos transfrmicos"(devido ao frmio, elemento de nmero atmico 100), tiveram seus nomes revisados em fevereiro de 1997, pela Unio Internacional de Qumica Pura e Aplicada (IUPAC). Esses elementos no ocorrem na natureza, foram produzidos artificialmente, usando reaes nucleares controladas.

2.3.5. Grupo 13 - Famlia do Boro (boro, alumnio, glio, indio e tlio) O grupo 13 o primeiro

grupo do bloco p. Seus membros possuem a configurao da camada de valncia, ns2 np1, podemos esperar um nmero de oxidao +3 para seus elementos. Com exceo do boro, que um metalide, todos os ele-mentos do grupo so metais.

2.3.6. Grupo 14 - Famlia do carbono (carbono, silcio, germnio, estanho e chumbo) - Os elemen-

tos do grupo 14 so caracterizados pela configurao da camada de valncia ns2 np2. Tem como primeiro elemento, o carbono, o mais importante elemento para os seres vivos, seguido pelo silcio, que um dos elementos fundamentais para a tecnologia moderna. O carbono o nico elemento da tabela peridica que forma mais de 1.000.000 de compostos e tem seu prprio ramo da qumica, a chamada qumica orgnica. O carbono distintamente um no metal, silcio e germnio so metalides e estanho e chumbo so metais.

2.3.7. Grupo 15 - Famlia do Nitrognio (nitrognio, fsforo, arsnio, antimnio e bismuto) - Eles

so caracterizados pela configurao eletrnica ns2 np3 da sua camada de valncia. Esta configurao d aos elementos, uma variao no nmero de oxidao de -3 +5. O nitrognio e o fsforo so no-metais, o ars-nio um metalide e o antimnio e o bismuto so metais.

2.3.8. Grupo 16 - Famlia do Oxignio (oxignio, enxfre, selnio, telrio e polnio) - Eles so ca-

racterizados pela configurao eletrnica ns2 np4 da sua camada de valncia, e so todos no-metais. For-mam compostos com metais e com hidrognio quando o nmero de oxidao 2. Os nmeros de oxidao +2, +4 e +6 ocorrem quando os elementos do grupo formam compostos com outros elementos do seu pr-prio grupo, ou com os elementos do grupo 17, os halognios.

2.3.9. Grupo 17 - Halognios (Flor, cloro, bromo, iodo e astato) - Eles so caracterizados pela

configurao eletrnica ns2np5 da sua camada de valncia. Seus elementos so chamados de halognios. Mostra uma regularidade nas propriedades fsicas, na eletronegatividade, e nos raios atmicos e inicos. O for possui algumas propriedades anmalas, tais como: a sua fora como agente oxidante e a baixa solubilida-de da maioria dos fluoretos.

2.3.10. Grupo 18 - Gases Nobres (Hlio, nenio, argnio, criptnio, xenmio e radnio) - Eles so

caracterizados pela configurao eletrnica ns2np6 da sua camada mais externa. Tm a camada externa to-talmente preenchida de eltrons. Isso os torna elementos quimicamente inertes. Estes elementos so encon-trados na natureza como gases monoatmicos, no reativos. Entretanto, o primeiro composto do gs nobre (tetrafluoreto de xenmio XeF4), foi produzido a partir de uma mistura de xennio com fluor, em tempera-tura elevada. O radnio (Rn) um gs radioativo.

2.4. GEOQUMICA DA CROSTA DA TERRA

Mineralogia Geral

13

Como foi visto anteriormente, a Terra constituda grosseiramente por trs envoltrios (crosta, man-to, e ncleo), e cada um deles mostra concentraes de grupos de elementos particulares, por causa de suas diferenas sob determinadas condies fsico-qumicas (Figura 21).

A Terra era, no incio uma massa fundida e que ao se resfriar, separou-se em vrios envoltrios de composies qumicas diferentes, correspondendo as seguintes fases, de acordo com as diferentes densidades: Fase metlica d 8 >10; Fase sulfetada d 5,5; Fase silicatada d 3,0.

Desta maneira os elementos qumicos podem ser classificados como (Vide tabela 4): ELEMENTOS SIDERFILOS: Estes elementos esto associados preferencialmente com o ferro

(Fe) se encontra principalmente no ncleo terrestre (Ni, Fe). Ex.: Fe Ni, Co, Ru, Rh, Pb, Os, Ir, Au, Ge, etc.; os elementos mais importantes esto representados pelo(s) grupo(s) VIIIB ou 8, 9 e 10, obedecendo a uma classificao mais moderna.

ELEMENTOS CALCFILOS: estes elementos tm forte afinidade pelo enxofre (16S) e so solveis em fuso de FeS. Ex.: Cu, Zn, Ag, As, Hg, S, Fe, Sb, Bi, etc. Ocorrem principalmente em rocha originadas do manto.

ELEMENTOS LITFILOS: apresentam afinidade mxima pelo oxignio (8O). constituem ons com 8 eltrons na camada de valncia. Esto associados aos silicatos os quais so caractersticos da crosta terrestre.

ELEMENTOS ATMFILOS: este grupo de elementos constituem as fases gasosas da atmosfera e so representados por: H, N, [C], [O] e gases nobres.

CALCFILOS SIDERFILOS METEORITOS CROSTA LITFILOS ATMFILOS

Ni, C, Mo, Pd, Pt, Fe, P, Co, Ru, Rh, Pb, Os, Ir, Au, Ge

P, S, V, Cr, Mn, Cu, Zn, As, Se, Ag, Cd, Te

S, Ni, Ga, Mo, Ag, Sb, Ti, Fe, Cu, As, Rh, Cd, Te, Pb, Co, Zn, Se, Pd, In, Hg, Bi

Li, Na, K, Cr, Y, Ba, Th, Be, Mg, Ca, Mn, Zr, La, U, B, Al, Sc, Br, Nb, Hf, O, Si, Ti, Rb, I, Ta, F, Cl, V, Sr, Cs, W, Terras Raras

H, O, I, C, Cl, Br, Gases nobres

Tabela 4 - Classificao geoqumica dos elementos. Alguns elementos aparecem em mais de um grupo. Quando se compara a abundncia dos elementos qumicos na Terra com sua abundncia na crosta, a situao muito diferente (Tabela 5). De acordo com as percentualidades mdias obtidas pela geoqumica, utilizando milhares de anlises de rochas e minerais, deduziu-se que O, Si, Al, Fe, Mg, Ca, Na e K so os ele-mentos mais abundantes da crosta e constituem 98,6% da mesma. Observe que em todas as rochas, o oxig-nio , de longe, o elemento mais abundante e, por ser relativamente leve, ocupa, do ponto de vista volumtri-co, um lugar muitssimo importante na crosta da Terra. Embora as percentagens em todas as listas totalizem mais de 99%, no aparecem elementos qumicos importantes como o zinco, prata, ouro, estanho, mercrio, etc. No universo, o H (hidrognio) e o He (Hlio), so os mais abundantes. A abundncia dos elementos restantes, com poucas excees, inversamente proporcional aos seus nmeros atmicos. Contudo os ele-mentos leves no so abundantes na Terra. Este fato pode ser explicado pela insuficincia da fora de gravi-

Figura 21 - Desenho esquemtico evidenciando as diferentes camadas da Terra e sua composio qumica bsica.

Mineralogia Geral

14

dade da Terra em ret-los. A segregao e a concentrao dos elementos restantes processaram-se na Terra pela operao de vrios processos de diferenciao geolgica, tais como a separao de minerais dos magmas pela ao da gravidade e a diferenciao qumica das rochas pela ao do tempo sobre sua superfcie. Os pro-cessos vitais de plantas e animais, a separao de diferentes minerais da gua do mar e a ao seletiva dos processos de sedimentao so todos parcialmente responsveis pela diferenciao dos elementos qumicos.

UNIVERSO R. GNEAS ARENITO FOLHELHOS CALCRIOS OCEANO H 63,70 O 46,600 O 51,00 O 49,00 O 49,00 Cl 1,898 He 34,90 Si 27,720 Si 36,750 Si 27,28 Ca 30,45 Na 1,056 Ne 2,13 Al 8,130 Al 2,530 Al 8,19 C 11,35 Mg 0,127 O 0,41 Fe 5,000 Fe 0,990 Fe 4,73 Mg 4,77 S 0,084 N 0,21 Ca 3,630 Ca 3,950 Ca 2,23 Si 2,42 Ca 0,040 C 0,08 Na 2,830 Na 0,330 Na 0,97 Al 0,43 K 0,038 Fe 0,06 K 2,700 K 1,100 K 2,70 Fe 0,40 CO2 gs Si 0,04 Mg 2,090 Mg 0,710 Mg 1,48 P 0,11 Mg 0,03 Ti 0,440 Ti 0,096 Ti 0,43 S 0,11 Al 0,01 P 0,120 P 0,035 P 0,07 Sr 0,05

Mn 0,100 S 0,280 Mn 0,06 Mn 0,04 F 0,070 Rb 0,027 F 0,05 Na 0,04 S 0,075 C 1,380 S 0,26 F 0,02 Rb 0,035 Ba 0,017 Rb 0,02 Cl 0,02 C 0,032 Cr 0,020 C 1,53 K 0,01 Cl 0,031 Cu 0,01 Ba 0,01 Sr 0,030 Sr 0,01 Ba 0,025 Ba 0,04 Zr 0,022 Zr 0,01 Cr 0,020 Cr 0,06

Tabela 5 - Abundncia dos elementos qumicos em peso por cento (elementos com abundncia maior que 0,01% em peso), no oceano, universo e nas principais rochas da crosta. Fonte: Manual de Mineralogia - Dana & Hurlbut, 1983.

A tabela 6, mostra os minerais formadores das principais rochas (em abundncia) presentes na

crosta. O mesmo padro observado na tabela 5, pode ser observado aqui. O oxignio aparece na grande mai-oria das rochas. A tabela 7 mostra a abundncia dos elementos qumicos de forma isolada e como xidos, ou seja, ligados com o oxignio.

MINERAL Granito Basalto Ardsia Arenito CalcrioQuartzo (Si+O) 31.3 - 31.9 69.8 3.7 Feldspato (Si+O+Na+Ca+K+Al) 52.3 46.2 17.6 8.4 2.2 Micas (Si+O+K+Al+H+Fe+Mg) 11.5 - 18.4 1.2 - Hornblenda (Si+O+Ca+Na+Mg+Fe+Al+Ti+H) 2.4 - - - - Augita (Si+O+Na+Ca+Mg+Al+F) - 36.9 - - - Olivina (Si+O+Mg+Fe) - 7.6 - - - Calcita (Ca + C + O) - - 7.9 10.6 92.8 Argilas* (Si+O+Al+Fe+Mg) - - 10.0 6.9 1.0 outros 0.5 2.8 2.4 0.3 0.3

Tabela 6 - Principais rochas da crosta terrestre a porcentagem de minerais presentes em sua constituio.

* O termo pode ser usado para denominar uma rocha ou ainda quando se faz referncia a um material terroso, de granula-o muito fina que se torna plstico ao ser misturado com pequena quantidade de gua. . As argilas so constitudas por minerais argilosos, que so silicatos de alumnio hidratados. O alumnio pode ser substitudo por Fe ou Mg . (Fonte: Ma-nual de mineralogia, Dana)

ELEMENTOS QUMICOS XIDOS

elemento % xido % O 46.71 SiO2 59.7 Si 27.7 Al2O3 15.33

Mineralogia Geral

15

Al 8.0 Fe2O3 3.10 Fe 5.0 FeO 3.71 Ca 3.6 MgO 3.45 Na 2.7 CaO 5.10 K 2.6

Mg 2.0 Ti 0.6

Tabela 7 - Proporo dos principais elementos qumicos e xidos presentes na crosta terrestre 2.4.1. ELEMENTOS LITFILOS Estes so os elementos que esto associados aos silicatos, tpicos da crosta terrestre. Alguns destes

elementos sero discutidos nesta etapa, com mais profundidade, levando em considerao a sua importncia em quantidade na crosta conforme pode ser observado na tabela 7.

2.4.1.1. OXIGNIO

Oxignio foi descoberto por Priestley em 1722, por calcinao do nitrato de potssio. A partir de 1775, Lavoisier estabeleceu suas propriedades, mostrou que existia no ar e na gua, e indicou seu papel fun-damental nas combustes e na respirao.

O oxignio um gs incolor e inodoro, com densidade 1,105, que s liquefaz a - 138 C; pouco solvel na gua. Muito eletronegativo, une-se aos No-metais (com exceo dos halognios) e aos No-metais, salvo o ouro e a platina. Essas combinaes, que em geral desprendem calor, so chamadas "combus-tes"; podem ser vivas ou lentas. Os compostos formados por elementos combustveis so em geral tambm combustveis, em especial as combinaes de halognios e de carbono. Sua combusto fornece vapor de gua e gs carbnico, mas, se o oxignio se encontra em quantidade insuficiente, o hidrognio queima antes do carbono, do qual uma parte torna a chama brilhante e aparece sob forma de negro-de-fumo. O mesmo ocorre com os compostos do enxofre, do fsforo, dos metais. Numerosos compostos tambm podem sofrer uma oxidao lenta; graas a certos fermentos, o amonaco transforma-se em xidos de nitrognio, e o lcool em cido actico.

O oxignio o elemento mais abundante do globo terrestre. Constitui aproximadamente um quinto do ar, oito nonos do peso da gua; figura na maioria dos constituintes do solo (silicatos, carbonatos) e das substncia orgnicas. Na indstria, prateado, ao mesmo tempo que o nitrognio, pela destilao fracionada do ar lquido. O oxignio estocado em estado gasoso em tubos de ao, sob uma presso de 120 atmosferas.

2.4.1.2. SILCIO

Silcio um elemento qumico pertencente ao grupo do carbono, de smbolo Si, Isolado pelo sueco Jns Jacob Berzelius, em 1824, no normalmente encontrado em estado puro na natureza. Em combinao com outros elementos, constitui 27,7% da crosta terrestre, e o elemento mais abundante depois do oxig-nio. Vrios compostos de silcio esto presentes tambm na gua, na atmosfera, em muitas plantas e nos os-sos, tecidos e fluidos internos de alguns animais.

Em estado livre, o silcio um slido cinza-escuro, duro, de brilho metlico e estrutura cristalina semelhante a do diamante. Suas propriedades qumicas se assemelham s do carbono: relativamente inerte temperatura ambiente, experimenta, com o aquecimento, um notvel aumento de sua reatividade com os halognios (flor, cloro, bromo e iodo) e com certos metais. Conhecem-se trs istopos do elemento encon-trado na natureza, o silcio 29 (4,7%) e o silcio 30 (3,1%). Existe ainda 4 istopos radioativos do elemento.

De modo geral, o silcio no atacado pelos cidos comuns. Uma mistura de cido ntrico com ci-do fluordrico consegue dissolv-lo. Como no se combina diretamente como o oxignio, no entra em com-busto na atmosfera. Em presena de flor, no entanto, o silcio inflama-se e produz xido.

O silcio tem poucas aplicaes: usado para fabricar chips de computador, em metalurgia como agente redutor e como liga metlica no ao, lato e bronze; altamente purificado, usado em dispositivos fotoeltricos, transistores e outros componente eletrnicos. Os compostos de silcio (SiO2, slica) e os vrios silicatos. Na forma de areia e argila, a slica usada para fabricar concreto, tijolos e materiais refratrios.

Como o quartzo, a slica precisa ser aquecida e moldada na fabricao de artigos de vidro. Usam-se os silicatos na fabricao de cermica, vidro e sabes. Os silicones, polmeros sintticos parcialmente orgni-cos, constitudos por silcio, oxignio, carbono e hidrognio, so empregados como lubrificantes, vernizes e, devido a sua consistncia e inrcia qumica, em prteses cirrgicas. H compostos de silcio de grande poder absorvente que por isso so empregados como anti-spticos e secantes em ataduras para curativos.

Mineralogia Geral

16

2.4.1.3. ALUMNIO

O alumnio o metal mais abundante, e o terceiro elemento mais abundante em peso (depois do oxignio e do silcio) da crosta terrestre. bem estudado e tem grande importncia econmica. O minrio de alumnio mais importante a bauxita. Trata-se de um nome genrico para diversos minerais, com frmulas que variam entre Al2O3.H2O e Al2O3.3H2O. O alumnio ocorre tambm em grandes quantidades em ro-chas do tipo dos alumnio-silicatos, tais como feldspatos e as micas. Quando essas rochas decompem-se, formam argilas ou outras rochas metamrficas.

O metal alumnio moderadamente mole e fraco quando puro, mas torna-se consideravelmente mais resistente quando combinado em ligas com outros metais. Sua principal vantagem seu baixo peso (densidade baixa, de 2,73 g.cm-3). Algumas ligas so utilizadas para finalidades especficas: duralumnio, que contm cerca de 4% de Cu, e diversos "bronzes de alumnio" (ligas e Cu e Al com outros metais, como Ni, Sn e Zn). So muitos os usos do alumnio e de suas ligas:

1. Como um metal estrutural, em avies, navios, automveis e trocadores de calor; 2. Na indstria da construo (portas, janelas, divisrias, "trailers"); 3. Recipientes diversos, tais como embalagens pra bebidas, tubos para pasta de dente, etc., e alum-

nio em lminas; 4. Na fabricao de cabos eltricos (tomando por base o peso, eles conduzem duas vezes mais que

o cobre); 5. Na fabricao de utenslios domsticos; 6. P de alumnio finamente dividido, chamado de "bronze de alumnio", usado no preparo de tin-

tas base de alumnio.

2.4.1.4. FERRO Metal duro e malevel, o mais importante, por sua utilizao industrial e tecnolgica, de smbolo Fe,

peso atmico 26, massa atmica 55,85. O ferro um slido branco-acinzantado, de densidade 7,8, que funde a cerca de 1.530 C, passando ao estado pastoso. o principal corpo ferromtico e altamente suscetvel corroso pelo ar mido, que o transforma em ferrugem, xido frrico hidratado, sendo por isso indispensvel proteg-lo. Em presena do oxignio e do cloro, incendesse ao rubro, e decompe o vapor da gua, liberando oxignio. H duas sries principais de ferro: os compostos ferrosos, nos quais o ferro divalente, e os compos-tos frricos nos quais trivalente. Entre os primeiros, citemos o xido FeO negro e o sulfato FeSO4, que se apresenta hidratado em belos cristais verdes; esses compostos so redutores. O xido frrico Fe2O3, verme-lho, ou colcotar, que serve para polir vidro, o cloreto FeCl3 e o sulfato Fe2(SO4)3, que servem para coagular o sangue, pertencem segunda srie. Citemos ainda o xido salino ou xido magntico Fe3O4, que constitui s pedra-m natural.

A elaborao do ferro puro diretamente da do ao por uma refinao particular no forno de soleira ou no forno eltrico, em presena de escrias. Processos especiais de tratamento por um redutor slido ou gasoso, de decomposio de carbonila ou eletrlise permitem obter, em quantidades, em quantidades reduzi-das, certas quantidades de ferro em forma de esponja ou de p. Utilizado por sua maleabilidade, sua pouca dureza, sua grande resistncia ou seu ferromagnetismo doce (permeabilidade, fraco campo coercitivo), o ferro puro industrial difcil de destinguir, em suas aplicaes, do ao extradoce (ferro com 10% de carbono). Em-pregam-no, por exemplo por exemplo com finalidades eletromagnticas (ferro doce para peas de eletroms, chapas de induo de motores).

O ferro de longe o primeiro mineral metlico extrado, com uma produo mundial, em cresci-mento desacelerado, da ordem de 500 milhes de toneladas (mineral contido). A Rssia fornece 1/4 desse total, antepondo-se claramente a Austrlia, cuja a produo (80 milhes de toneladas) cresceu, porm, rapi-damente e j ultrapassou dos EUA (40 milhes de toneladas). Bem atrs, segue-se um grupo de produtores mdios, cada qual extraindo de 20 a 40 milhes de toneladas de metal contido (Canad, China, Sibria e n-dia). Base da siderurgia, o ferro objeto de importante comrcio internacional, voltado sobretudo para a Eu-ropa do Mercado Comum, onde a Frana o nico produtor notvel (11 milhes de toneladas). No Brasil, a produo de ferro (minrio) alcanou 139.696.000t em 1980, o que coloca em terceiro lugar mundial de min-rio.

2.4.1.5. CLCIO

Mineralogia Geral

17

O clcio o quinto elemento mais abundante na crosta terrestre (46.000 ppm ou 4,66%), ocorrendo por todo o mundo na forma de muitos minerais comuns. H vastos depsitos sedimentares de CaCO3 for-mando montanhas inteiras de calcrio, mrmore e greda (os penhascos brancos de Dover), incluindo tambm corais. Estes se originam de conchas de animais marinhos. Embora o calcrio seja essencialmente branco , em muitos lugares ele apresenta colorao amarela, laranja ou marrom, devido presena de traos de ferro. H duas formas cristalinas de CaCO3, a calcita e a aragonita. A calcita mais comum: apresenta cristais rombo-dricos incolores. A aragonita ortorrmbica, geralmente de cor vemelha-castanha ou amarela, o que explica a cor da paisagem da regio do Mar Vermelho, das Bahamas e dos rochedos da Flrida. O calcrio importan-te comercialmente como fonte de cal, CaO. O clcio tambm encontrado na fluorapatita [3(Ca3(PO4)2.CaF2] industrialmente importante como fonte de fosfato. O gesso CaSO4.2H2O e anidrita CaSO4 so minerais abundantes. O estrncio (384 ppm) e o brio (390 ppm) so muito menos abundantes, mas bastante conhecidos, porque ocorrem como minrios concentrados que permitem fcil extrao.

O clcio usado em larga escala como CaO (xido de clcio) - cal. usado na indstria alimentcia, na indstria do papel, na construo civil, na indstria do vidro, na indstria do ao e obtido da calcinao do CaCO3 no processo para fabricao do cimento portland. O metal Ca usado na fabricao de ligas com Al para mancais. Ele usado tambm na indstria do ferro e do ao para controlar o carbono no ferro fundido e para remoo de P, O e S. Outros usos so: como redutor na obteno de outros metais - Zr, Cr, Th e U - e na remoo de traos de N2 no argnio. Do ponto de vista qumico, o CaH2 s vezes usado como fonte de hidrognio.

2.4.1.6. SDIO

O sdio e o potssio so o stimo e oitavo elementos mais abundantes da crosta terrestre, em peso, respectivamente. NaCl e KCl ocorrem em grande quantidade de gua do mar. A principal fonte de sdio o sal-gema (NaCl). Outros sas, incluindo NaCl, Na2B4O7.10H2O (brax), Na2CO3 (soda), NaHCO3.2H2O, NaNO3 (salitre) e Na2SO4 (mirabilita), so obtidos a partir de depsitos formados pela evaporao das guas de antigos mares, com o Mar Morto e o Grande Lago Salgado em Utah, EUA. O cloreto de sdio extre-mamente importante, e usado em maiores quantidades que qualquer outro composto.

Substncias contendo sdio tem variadas utilizaes como segue: NaOH - hidrxido de sdio (co-nhecida como soda custica) usada na indstria, sendo empregada numa grande variedade de finalidades, incluindo a fabricao vrios outros compostos inorgnicos e orgnicos: na produo de papel, em neutrali-zaes e na obteno de alumina, sabes e raiom e tambm na fabricao de vidro, fosfatos, silicatos e produ-tos de limpeza e tambm como agente que remove o SO2 dos gases poluentes de usinas termeltricas alimen-tadas a carvo. Na2CO3 - carbonato de sdio - utilizando em grandes quantidades no lugar de NaOH em muitas aplicaes, como a fabricao de papel, sabo e detergentes. Na2SO4 - o sulfato de sdio empregado na indstria de papel, detergente e vidro. NaOCl - hipoclorito de sdio usado como agente alvejante e co-mo desinfetante. NaHCO3 - bicarbonato de sdio usado em fermentos qumicos. Na - sdio metlico empregado numa liga de Na/Pb (sdio/chumbo) usada para fabricar chumbo tetraetila e chumbo tetrametila, que so agentes antidetonantes nos combustveis para automveis (h uma crescente diminuio do uso des-tes compostos com a introduo de gasolina isenta de chumbo). O sdio metlico lquido refrigerante em um tipo de reato nuclear. usado para transferir calor do reator s turbinas em que obtido o vapor usado para gerar eletricidade. Pequenas quantidades de sdio metlico empregado tambm em sntese orgnica e para secar solventes orgnicos.

2.4.1.7. POTSSIO

O potssio ocorre principalmente como depsitos de KCl (silvita), de uma mistura de KCl e NaCl (silvinita), e do sal duplo KCl.MgCl2.6H2O (carnalita). Sais solveis de potssio so denominados coletiva-mente de "potassa".

O potssio um elemento essencial vida. Cerca de 95% dos compostos de potssio so usado como fertilizantes para plantas. Substncias contendo potssio e sua utilizao: KCl, K2SO4, KNO3 - clore-to de potssio, sulfato de potssio e nitrato de potssio utilizados como fertilizantes. KNO3 - nitrato de po-tssio utilizado tambm em explosivos. KOH - hidrxido de potssio usado na fabricao de fosfatos de potssio e de sabes moles como o estearato de potssio, ambos constituintes de detergentes lquidos. KM-nO4 - permanganato de potssio usado na fabricao de sacarina, como agente oxidante e em titulaes. K2CO3 - carbonato de potssio usado em cermica, tubos de tv a cores e lmpadas fluorescentes. KO2 -

Mineralogia Geral

18

superxido de potssio empregado em aparelhos de respirao e em submarinos. KBr - brometo de pots-sio usado em fotografia. K - potssio metlico s se produz pequenas quantidade, principalmente para fabri-car KO2.

2.4.1.8. MAGNSIO O magnsio o sexto elemento mais abundante na crosta terrestre (27.640 ppm ou 2,76%). Sais de

magnsio ocorrem na gua do mar em proporo de at 0,13%. Montanhas inteiras so constitudas pelo mineral dolomita [MgCO3.CaCO3]. A dolomita calcinada usada para o revestimento refratrio de altos fornos; a dolomita usada tambm na construo de rodovias. O magnsio ocorre tambm em srie de mine-rais do grupo dos silicatos, como olivina (Mg,Fe)2SiO4, talco Mg3(OH)2Si4O10, crisotilo Mg3(OH)4Si2O5 (asbesto) e micas, como K+[Mg3(OH)2(AlSi3O10)]-.

um metal estrutural leve extremamente importante por causa de sua baixa densidade (1,74 gcm-3, comparado com o ao 7,8 gcm-3 ou o alumnio 2,7 gcm-3). O Mg forma muitas ligas binrias, freqentemen-te contendo at 9% de Al, 3% de Zn e 1% de Mn, traos dos lantandeos praseodmio Pr e neodmio Nd, e traos de trio. O metal e suas ligas podem ser fundidos, trabalhados e soldados com facilidade. Ele utiliza-do na fabricao de aeronaves, peas de avio e motores de automveis. Bulbos fotogrficos antigos conti-nham magnsio em um ambiente de oxignio; o magnsio era inflamado eletricamente. A adio usual de 5% de Mg ao alumnio melhora as qualidades deste. Do ponto vista qumico, ele importante em reagentes de Grignard, como por exemplo C2H5MgBr.

2.5. MORFOLOGIA DOS MINERAIS OU HBITO Os minerais esto quase sempre nas formas monominerlica, poliminerlica ou agregados e concre-

es. O habito caracteriza a geometria ou aparncia externa dos cristais ou gro minerais. Esta forma externa pode refletir a estrutura interna ordenada dos ons, tomos ou molculas dos minerais.

A configurao e formao dos cristais controlada diretamente pelos seguintes fatores:

U Concentrao qumica dos elementos essenciais a cristalizao dos minerais a natureza (tipo) e quantidade dos elementos disponveis no ambiente no momento da cristalizao definem sua composio qumica;

U As condies de temperatura (C) e presso (Kbar) favorveis a cristalizao um mineral com

composio qumica definida e fixa pode cristalizar com estruturas diferentes, ou seja, pode cris-talizar com um arranjo interno mais ou menos energtico (mais instvel ou mais estvel);

U espao disponvel para a cristalizao quanto mais espao disponvel maiores e melhor forma-

dos so os cristais, e vice-versa; U tempo de evoluo do sistema considerado para que haja uma cristalizao de fato necess-

rio um intervalo de tempo considervel (numa escala de tempo geolgico M.a.), ou pelo con-trrio, o material de origem dos minerais (magma) apenas se solidifica numa massa vtrea sem arranjo interno (amorfa).

A terminologia para determinar o grau de formao dos cristais varia de acordo com o ambiente de formao dos minerais (tabela 8):

Grau de perfeio das Faces do Cristal

Rochas gneas Rochas Metamrficas

Rochas Sedimentares

Mineralogia Geral

19

Forma Externa Perfeita Eudricos Idiomrficos Esfricas

Forma Externa Intermediria Subdricos Hipidiomrficos Arredondadas

Sem Forma Externa definida Andricos Xenomrficos Angulosas

Tabela 8 Terminologia para o Grau de Perfeio dos cristais segundo o tipo de rocha onde encontrado.

O tamanho dos cristais muito varivel, desde microscpico (10-6 m) at gigantes (10-1 m) como os argilominerais e pegmatitos, respectivamente.

A morfologia dos minerais se caracteriza pelo grau de perfeio dos minerais e isometricidade a qual expressa pelas suas relaes de comprimento , largura, altura. Assim, os cristais isomtricos tm dimen-ses idnticas nas trs direes. A figura 22 mostra resumidamente estas relaes:

De uma forma geral, o hbito de um cristal representa a interao da sua estrutura atmica com o ambiente de formao, de modo que a interao entre os fatores que condicionam a cristalizao dos minerais (composio do magma, temperatura, presso, espao e tempo), determinam o sistema cristalino predomi-nante no mineral, obedecendo a uma das trinta e duas (32) classes cristalinas. Estas classes cristalinas, na ver-dade, correspondem aos diferentes hbitos adquiridos pelos monominerais em diferentes condies de neo-formao, como pode ser visto na figura (quando as condies de neoformao so ideais os cristais so perfeitos). Portanto, a morfologia dos minerais se determina em grande parte pelas particularidades da sua estrutura cristalina, por exemplo: minerais com estrutura coordenada cristalizam, em geral, no sistema cbi-co (isomtrico); com estrutura entrelaada ou tridimensional (de armazenamento) tendem a formar cristais prismticos.

2.5.1. PRINCIPAIS HBITOS:

2.5.1.1. MONOMINERALICOS:

Correspondem s trinta e duas classes cristalogrficas, caracterizando a forma externa dos minerais. Importante destacar que ao se falar em hbito deve-se levar em conta o cristal individual. Dentre os hbitos mais comuns destacam-se: U CBICO OU ISOMTRICO: Ex. pirita, fluorita, halita, galena, Au (nativo); U OCTADRICO: Ex. magnetita, diamante, pirita; U TETRADRICO: Ex. tetradrita U PIRAMIDAL OU BIPIRAMIDAL: Ex. zirco, anastsio; U ROMBODRICO: Ex. calcita U PRISMTICO COLUNAR: Ex. berilo, turmalina, quartzo, piroxnios, anfiblios, apatita, estaurolita,

rutilo; U TABULAR: em placas achatadas. Ex. barita, albita, hematita; U LAMINADO: semelhante a lminas, isto , achatado e alongado. Ex. cianita, micas, estibinita; U ACICULAR: Ex. semelhante a agulhas. Ex. aegirina, actinolita, rutilo, turmalina; U CAPILAR OU FIBROSO: Ex. semelhante a fios de cabelo. Ex. prata (nativa), asbesto, crisotila (ami-

anto); U ROMBODODECADRICO: Ex. granadas; U TRAPEZODRICO: Ex. leucita, granadas; U PENTADODECADRO: Ex. (piritodrico), pirita; U ESCALENODRICO: Ex. calcita (variedade dente-de-co);

2.6. AGREGADOS CRISTALINOS:

Mineralogia Geral

20

Os minerais raramente se encontram nas formas monocristais. Como regra, os minerais perfeitos so bastante raros, sendo mais comuns formas de ocorrncia em conjunto ou agrupamento de cristais de uma mesma espcie. Destacando-se: U MACIO/COMPACTO: agregado doe cristais to pequenos que s podem ser distinguidos ao mi-

croscpio tico. Ex. calcednia, caulim, opala; U GRANULAR: agregado de cristais aproximadamente equidimensionais, que no so limitados por

suas faces cristalinas, mas sim por superfcies irregulares. Ex. barita, calcita; U RETICULADO: agregado de cristais aciculares, formando um retculo ou grade. Ex. cuprita, ceruci-

ta, rutilo; U FIBROSO: agregado compacto de longos cristais delgados (filiformes). Ex. asbesto, crisotila; U RADIAL (ou divergente): agregado de cristais aciculares ou capilares (fibrosos), que divergem radi-

almente a partir de um centro. Ex. gohetita, malaquita, wolastonita, tremolita, actinolita; U MICCEO: agregado constitudo de pequenas folhas ou placas delgadas. Ex. micas, grafita, talco,

molibdenita, hematita; U DRSICO: agregado de cristais de faces bem formadas, que revestem uma superfcie. Chama-se de

geodo a uma drusa mais ou menos esfrica. Os geodos formam-se pela cristalizao de minerais re-vestindo as paredes de antigas bolhas de gases rochas vulcnicas. Ex. quartzo, calcita, zelitas;

U AMIGDALOIDAL: agregado de forma amendoada, que preenche vesculas (antigas bolhas gasosas) em rochas vulcnicas. Calcita, zelitas;

U DENDRTICO: agregado semelhante a galhos ou a folhas de plantas. Observao: os dendritos xi-dos de Mn como pirolusita, psilomelana, so bastante confundidos com samambaias fossilizadas quando revestem superfcies de fraturas planas em certas rochas vulcnicas.

U ESTALACTTICO: agregado de forma de cone ou cilindro pendente do teto de cavernas. So for-mados pela saturao por evaporao da massa de gua que goteja do teto das cavidades (cavernas, gritas). Quando esta gua pinga no cho da gruta, evaporando-se logo a seguir, formam-se as estalag-mites que crescem do cho para cima. Ex. calcita, limonita, aragonita;

U CORALOIDAL OU CORALIDE; agregado Estalacttico recurvado e retorcido semelhante a co-ral. Ex. gibbisita, aragonita;

U BANDADO; agregado cujo os minerais ocorrem em faixas contnuas de cor ou textura diferentes. Ex. gata.

2.6.1. FORMAS CIRCULARES OU ESFRICAS:

U COLOFORME: agregado de forma externa arredondada, formada a partir de um gel a baixas tempe-

raturas. Existem vrios termos para definir estes agregados: BOTRIOIDAL semelhante a um cacho de uva; GLOBULAR/ESFERULTICO agregado esfrico; MAMILAR semelhante a mama; RENIFORME semelhante a um Rim.

U Ex. limonita, goethita, pirolusita, psilomelana, crisocola. U CONCNTRICO; em que o mineral se dispem em camadas mais ou menos circulares de cor ou

textura diferentes. Ex. gata, malaquita. U OOLTICOS: agregado de olitos. Significa semelhante a ovo de peixe. Olito uma pequena esfera

menos que uma ervilha, de dimenso entre 0,2 a 2mm. Formado em geral, por camadas concntricas da substncia mineral em torno de um ncleo. Ex. calcita, limonita.

U PISOLTICO; agregados de pislitos. Esferas assim como os olitos, mas com dimenses maiores que 2 mm. Ex. calcita, limonita.

2.6.2. FORMAS ALTERADAS DOS MINERAIS E ESFERULITOS (CONCREES):

Os minerais raramente so encontrados em forma de cristais regulares, em geral ocorrem em for-mas alteradas, preservando ou no seu aspecto externo. Podem mostrar sinais de deformao mecnica, de

Mineralogia Geral

21

crescimento ou dissoluo. Minerais formados em ambientes de alta energia (altas T 1200C e P 6 Kbar base da crosta ou manto), quando so expostos s condies de presso (1 atm. ou 760 mmHg) e temperatu-ras (25C) superficiais, tornam-se instveis, iniciam um processo de autodegradao de sua estrutura cristalina transformando-se em outro mineral. o grau de instabilidade ou estabilidade de um mineral que determina sua maior ou menor alterabilidade perante os ataques dos agentes intempricos3.

Outra forma bastante comum de alterao a diviso de cristais, constituindo a formao de hbi-tos em cela. Estas divises se relacionam com a captura de impurezas deslocamentos marginais na estrutura durante o processo de crescimento. O grau de diviso do mineral est diretamente condicionado pela quanti-dade de impureza capturada por sua estrutura; quanto mais impurezas maior a diviso do cristal.

Nos processos de crescimento de cristais com faces curvilneas (hbitos globulares) e com cliva-gens, esses novos minerais se transformam em agregados radiais fibrosos ou servem de embrio para o de-

senvolvimento de esferulitos(fig. 23), que se constituem de fibras ou agulhas varias vezes divididos. Outros tipos de esferulitos podem ocorrer sobre superfcies globulares (fig. 23a) ou partir da acumulao, caotica-mente orientada, de uma multido de embri-es esferulticos ou microcristais (fig. 23b).

Os Olitos tambm so uma forma de concreo, de dimenso 5 a 10 mm que se formam em meio aquoso em torno de cor-pos em suspenso tais como: gros de areia, fragmentos orgnicos e bolhas de gs. Uma particularidade dos olitos, como j foi dito,

so suas estratificaes consentiras regulares e lisas. As concrees esferulticas nodulares, ovais reniformes, mostradas na figura 24, tambm so uma

forma de agregado. Estas concrees, em contraste com as secrees, so formadas por cristalizao radial a partir de um centro em direo a periferia (de dentro para fora),; enquanto as secrees caracterizam-se pelo fenmeno inverso (de fora para dento). De forma geral, as concrees possuem estrutura fibrosa, radial, ou concntrica zonada e sua formao est ligada a cristalizao coletiva dentro de poros, em geral de rochas sedimentares ou vulcnicas vesiculares.

2.7. CRISTAIS ESQUELTICOS

Apresentam-se de vrias formas, sejam bidimensionais

ou tridimensionais. As formas tipo flocos de neve (Fig. 25a), ser-vem como exemplo de cristais esquelticos bidimensionais (plana-res) com geometria polidrica. Aquelas texturas com ramificaes so freqentemente de dendrticas. Cobre nativo encontrado com freqncia na forma cristalogrfica regular dendrtica planar. Dendritos tambm incluem filetes de xidos de Mn ao longo de fissuras de rochas.

Os cristais esquelticos em trs dimenses (volume), so tambm caracterizados pela formao de formas cristalogrficas regulares apicais, facetados, e laminados. Por exemplo, cristais esquelticos de cobre e prata so descritos respectivamente como octaedrais e rombododecaedrais constitudos de feixes de peque-nos cubos (figura 25).

3 - Os Agentes Intempricos correspondem aos fenmenos naturais controlados pelo clima de uma regio. Estes agentes so os responsveis pelo desgaste fsico

e qumico das rochas e, por conseguinte dos minerais.

a b

c

Figura 23 Esquema da transformao de um cristal e formao de vrios esferu-litos. a) sobre superfcie globular; b) a partir de agregado de embries; c) a partir de gros alongados com bifurcao.

Figura 24 Concrees esferulticas. A) e B) Concrees de Fosforita (agregado contendo apatita com outros minerais tais como quart-zo, calcita e glaucofana); C) Olitos de ara-gonita.

a b

c

Mineralogia Geral

22

2.8. GEMINAO OU MACLAS:

um intercrescimento regular de dois ou mais minerais de mesma substncia mineral que segue uma lei cristalogrfica, de modo que determinadas direes dos parmetros cristalogrficos so paralelas e outras antiparalela, ou seja, encontram-se em direes inversas. Dessa forma, cada indivduo componente de uma geminao deve ter uma orientao tal que resulte de outra simetricamente inversa mediante uma opera-o de simetria.

3. CRISTALOGRAFIA

3.1. ESTADOS DA MATRIA

Como estado da matria se entende: "condies de uma substncia em relao organizao de

seus tomos". So quatro os estados da matria: slido, lquido, gasoso e plasma. Em julho de 1995 confirmada a existncia de um quinto estado desenvolvido em laboratrio. As

propriedades de lquidos, slidos e gases so explicadas pela Teoria Cintica (ou cinemtica) da Matria, que, em um de seus pressupostos bsicos, afirma que a matria composta de tomos e molculas em constante movimento "termal" (sensvel ao calor).

Figura 27 Diversos tipos de Geminao segundo suas respecti-vas leis cristalogrficas, a saber: 1 - Geminao de penetrao de dois cristais octadrico. a) Geminao em cristais de esfarelita; b) Geminao por rotao; c) Geminao simtrica em reflexo por plano. 2 Geminao de penetrao. a) Geminao em pirita; b) em fluorita. 3 Geminao de contato, polissinttica de albita. 4 Geminao cclica. a) articulada; b) caracterstica de cristais de cassiterita e rutilo (tipo joelho). 5 Geminao tipo Delfinada. a) brasileira; b) japonesa; c) em cristais de quartzo. 6 Geminao dos feldspatos. Macla de penetrao da sanidina (Carlsbar), (a) sobre a direita, (b) a esquerda; e do ortoclsio, (c) Macla Baveno, e (d) Mane-Bach. 7 (a) e (b) Macla de penetrao da estaurolita. (c) Macla tipo rabo de andorinha tpica da gipsita.

1c

2a 2b

37a 7b

7c

6c 6d6b6a

4a 4b

5a 5b

4c

5c

1b1a

Mineralogia Geral

23

Slido - Nos slidos, as molculas esto em posio constante em relao a umas e s outras. Nos cristais, tipo de slido mais organizado, elas se dispem em formas geomtricas ordenadas que se repetem regularmente.

Lquido - Aquecidos, os slidos tornam-se lquidos. As molculas esto mais livres, embora ainda exista fora de atrao para mant-las em contato.

Gasoso - Com maior aquecimento, essa fora de atrao se quebra, o lquido evapora e passa ao es-tado gasoso. Nos gases, as molculas esto to distantes que, mesmo que se choquem por causa de seu mo-vimento agitado, a fora de atrao muito fraca e no consegue reagrup-las.

Plasma - um gs altamente ionizado, isto , constitudo de nmero semelhante de eltrons livres e ons positivos (um on um tomo, ou um agrupamento deles, com excesso ou falta de carga eltrica negati-va). Cientistas estimam que o plasma constitua 99% do Universo. O vento solar, por exemplo, formado em grande parte por plasma.

Quinto estado - Um quinto estado da matria, previsto pelo fsico Albert Einstein com base em es-tudos do fsico indiano Satyendranath Bose (1894-1974), desenvolvido em laboratrio e confirmado por pesquisadores em julho de 1995, nos EUA. O chamado Condensado Bose-Einstein (sigla BEC, em ingls) obtido em temperaturas baixssimas, perto do zero absoluto (-273C ou 0K), em que os tomos esto quase parados. O BEC ocorre por causa das leis da fsica quntica, para as quais os tomos se comportam como ondas de energia em certas circunstncias. Nesse caso, a diminuio do movimento faz com que as ondas se misturem e, com isso, todos os tomos presentes agem de maneira idntica, em unssono, como uma espcie de "supertomo".

3.2. SLIDOS NO ESTADO CRISTALINO DA MATRIA

Tradicionalmente os slidos so definidos como substncias que mantm um volume e uma forma

fixos, independente do recipiente a que est condicionado. Uma definio correta de slidos baseia-se na de preferncia na existncia ou no de uma estrutura interna ordenada e peridica do que em propriedades fsi-cas. De modo geral, os slidos podem ser classificados em:

Amorfos: sem nenhum arranjo interno ordenado (arranjo catico das partculas); Nemtico: possui arranjo interno ordenado apenas em uma dimenso; Esmticos: possui arranjo interno ordenado em duas dimenses; Mesofsico: possui arranjo interno ordenado em trs dimenses. Portanto, slidos no estado cristalino da matria so caracterizados pela estrutura interna tridimen-

sional ordenada, seja no conjunto, seja isoladamente; e o ponto de fuso fixo a uma dada temperatura todo o calor adicionado ao slido cristalino (quando puro) dedicado a fundi-lo (mesmo que se adicione calor, durante a mudana de estado, a temperatura no varia at o fim da fuso); este princpio tambm vlido para a ebulio.

3.3. NOO DE CRISTAL

Como j foi visto anteriormente, por definio, cristal qualquer material homogneo (as proprie-

dades fsicas so as mesmas em todo o seu corpo), slido, possuindo estrutura interna tridimensional ordena-da. Sob condies de crescimento favorveis os cristais podem ter superfcies externas planas e bem definidas (faces do cristal). O conceito de cristal independe da origem orgnica ou inorgnica e/ou natural artificial.

Sumarizando, podemos definir matria cristalina. Como toda matria dotada de homogeneidade pe-ridica, caracterizada por manifestar propriedades direcionais descontinuas em mais de uma direo. Assim, qualquer massa homognea de matria cristalina diz-se ser um cristal.

A palavra cristal pode ser tomada em um sentido mais amplo com modificadores indicando perfeio de desenvolvimento das faces conforme a figura 28.

Mineralogia Geral

24

CRISTAL EUDRICO OU

IDIOMRFICO

Todas as faces bem desenvolvidas

SUBDRICO OU SUBDIOMRFICO

Parte das faces bem

desenvolvidas

ANDRICO OU INFORME

nenhuma face desenvolvida

Embora a maioria das substncias sejam cristalinas, algumas apresentam a estrutura interna desorde-

nada. Estas substncias so denominadas amorfas. As substncias amorfas naturais so denominadas minera-lides.

3.4. FORMA

Forma a aparncia ou configurao externa do mineral representada por um grupo de faces, onde

todas tm a mesma relao para com os elementos de simetria e exibem as mesmas propriedades fsicas e qumicas. As mesmas propriedades fsicas e qumicas so devido ao fato de serem formados pelos mesmos tomos no mesmo arranjo geomtrico.

comumente indica a aparncia externa geral. na cristalografia esta configurao externa indicada pe-la palavra hbito.

as faces de uma forma podem ter contornos e tamanhos diferentes.

3.4.1. TIPOS DE FORMAS 1. PDIO (Uma face nica compreendendo uma forma) 2. PINACIDE (Uma forma constituda por duas faces paralelas) 3. DOMO (Duas faces no paralelas simtricas em relao a um plano de simetria) 4. ESFENIDE (Duas faces no paralelas simtricas em relao a um eixo de simetria) 5. BIESFENIDE (Uma forma de quatro faces, na qual duas faces do esfenide superior se alteram com

duas do esfenide inferior). 6. PRISMA (Uma forma composta por 3, 4, 6, 8 ou 12 faces, todas paralelas a um eixo) 7. PIRMIDE (Uma forma composta por 3, 4, 6, 8 ou 12 faces no paralelas e que se encontram num pon-

to). 8. ESCALENOEDRO (Formas fechadas com oito faces ou com 12 faces. As faces esto agrupadas em

pares simtricos. Para as formas de 8 faces existem 2 pares de face acima e 2 pares de faces abaixo em posies alternadas. Para as de 12 existem 3 pares de face acima e 3 pares de faces abaixo em posies al-ternadas).

9. TRAPEZOEDRO (Formas de 6,8 ou 12 faces com 3, 4 ou 6 acima giradas em relao a 3,4 ou 6 faces abaixo).

10. BIPIRMIDE (Formas fechadas de 6,8,12,16 ou 24 faces. Podem ser consideradas pirmides sofrendo reflexo num plano de simetria horizontal).

11. ROMBOEDRO (Forma fechada composta por 6 faces, cujas arestas de interseo no formam ngulos retos entre si).

Figura 28 - Desenho esquemticos de formas de cristais, em amostra de mo.. Qualquer cristal eudrico pode se trans-formar em subdrico ou andrico. O inverso no verdadeiro.

Mineralogia Geral

25

1 2 3 4 5 6 6

6 7 7 7 8

9 10 10 10 11 Figura 29 - Desenho esquemticos de formas bsicas de cristais. Geralmente os minerais se cristalizam em combinaes de duas a mais formas.

FORMAS FECHADAS: So as formas que encerram espao (Figura 30). FORMAS ABERTAS: so aquelas formas que no encerram espao (Figura 30).

Formas fechadas Formas abertas

Figura 30 - Desenho esquemticos de formas fechadas e abertas.

3.5. TIPOS DE CRISTALIZAO

As leis fundamentais da cristalografia so melhor entendidas quando se tem o conhecimento dos ti-pos de cristalizao de uma substncia. Existem trs as formas de cristalizao:

3.5.1. CRISTALIZAO POR SOLUO: Em geral os cristais formados a partir de solues so gerados pela evaporao do solvente, pelo abaixamento de temperatura ou por diminuio da presso. Ou seja, saturao da soluo, temperatura abaixo do ponto de fuso e por fim abaixando a presso exercida sobre una soluo instvel ocorre a cristalizao. Um exemplo clssico deste tipo de cristalizao so os cris-tais de Halita (sal de cozinha) e os files hidrotermais.

3.5.2. CRISTALIZAO A PARTIR DE MASSA FUNDIDA: O cristal se forma a partir da mas-sa em fuso de modo parecido a partir de uma soluo. O que ocorre num magma em fuso (Figura 31). Ao

Mineralogia Geral

26

diminuir a temperatura e presso da massa fundida, os elementos, em estado dissociado, comeam a se atrair formando o ncleo dos vrios minerais. Outro exemplo a transformao da gua em gelo. Ao se abaixar a temperatura da gua, esta se cristaliza formando o gelo.

3.5.3. CRISTALIZAO A PARTIR DE VAPOR: Este um tipo menos comum de cristaliza-o. Ocorre quando se tem a passagem do estado fsico gasoso para o slido. Um exemplo tpico deste tipo de cristalizao a formao da neve. O ar carregado de vapor resfria-se e os cristais de neve se formam diretamente do vapor. Este tipo de cristalizao ocorre tambm na formao dos cristais de enxofre em bocas de fumarolas em regies vulcnicas (Figura 32).

3.6. A ESTRUTURA INTERNA DOS CRISTAIS

Figura 31 - Desenho esquemtico das cmaras magmticas, onde ficam os magmas, que ao se resfriarem do origem os minerais.

Figura 32 - Desenho esquemtico de uma regio vulcnica. O material gasoso que sai do vulco, enriquecido em enxofre, ao entrar em contato com o ar, mais frio, se cristaliza e deposita nas proximidades da abertura de sada dos gases.

Mineralogia Geral

27

Um slido caracterizado pelo arranjo ordenado tridimensional de seus tomos, o chamado retcu-

lo cristalino. Isto mais bem descrito em termos de um retculo espacial, que um arranjo geometricamente regular de pontos no espao. Portanto, um retculo cristalino pode ser imaginado como sendo um retculo espacial cujos pontos so ocupados por tomos, ons, molculas ou grupos destes.

A evidencia da estrutura interna organizada dos cristais acha-se na regularidade de sua forma exter-na, na presena de clivagem e na reao dos cristais a luz, calor e raios X.

3.6.1. FORMA EXTERNA: O arranjo das partculas, num retculo cristalino repete-se periodica-mente em trs dimenses, at os limites fsicos de cada cristal, ou seja, a forma externa uma repetio da estrutura interna, desde que esta seja constante.

3.6.2. CLIVAGEM: a propriedade de um cristal segundo a qual ele se fratura ou se parte ao lon-go de superfcies planas, lisas e coincidentes com uma possvel face do cristal.

3.6.3. PROPRIEDADES PTICAS: Uma outra linha de evidncia que indica a regularidade da estrutura interna dos cristais, acha-se no comportamento da luz dentro deles.

Algumas das propriedades do cristais dependem do plano e da direo que esteja sendo considera-da. As propriedades que apresentam este comportamento so denominadas de propriedades vetoriais. Assim a propriedade tem grandeza e direo. Exemplos destas propriedades so: dureza, condutibilidade do calor e eletricidade, expanso trmica, etc.

3.7. SIMETRIA E NOTAES CRISTALOGRFICAS

3.7.1. SIMETRIA - O fato da forma externa de um cristal ser uma repetio da sua estrutura crista-

lina permite, pelo arranjo de suas faces, que os minerais sejam classificados de acordo com a simetria de seu respectivo arranjo. Os elementos (parmetros) de simetria so:

3.7.1.1. PLANO DE SIMETRIA(M): um plano imaginrio que divide um cristal como se esti-

vesse sendo refletido no espelho, ou seja, mostra um cristal perfeitamente desenvolvido (figura 33). Notao genrica: nM; onde : M o plano observado; n o nmero de planos.

Figura 33 Plano de simetria (reflexo como no espelho).

Figura 34 eixo de sime-tria C C.

Figura 35 Centro de simetria.

Mineralogia Geral

28

3.7.1.2. EIXO DE SIMETRIA (A): uma linha imaginria (figura 34) que passa pelo centro do cristal, em torno do qual pode-se girar o cristal de modo a repetir duas ou mais vezes as suas faces durante uma rotao completa. Em alguns casos fazendo uso de inverso em torno do centro do cristal (Eixo de si-metria de inverso ). Notao Genrica: nAn; onde: n nmero de eixos de simetria observados; e nAn ; para os eixos de inverso; n nmero de repeties durante uma rotao. Os eixos de simetria podem ser: Binrio: Repete-se a cada 180o - Notao: A2; Ternrio: Repete-se a cada 120o - Notao: A3; Observao: onde tem um A3 pode ter um A6 (eixo senrio de inverso. Caso ocor-ra, a simetria passa a ser de um eixo senrio de inverso). Quaternrio: Repete-se a cada 90o - Notao: A4; Observao: 01 - onde passa um eixo quaternrio obrigatoriamente passa um eixo binrio, embora a recpro-ca no verdadeira (a menor simetria, no caso A2 , desprezada considerando-se apenas o eixo de simetria que o contm A4). 02 onde passa um eixo binrio talvez passe um eixo quaternrio de inverso (A4). Senrio: Repete-se a cada 60o - Notao: A6. Observao: Todo A6 inclui um 1A3 e 6A2. Quando existe um eixo senrio e se acha um A2, obrigatoriamente ocorrem 1A3 e 6A2.

3.7.1.3. CENTRO DE SIMETRIA (C): o ponto a partir do qual se originam ou passam todas as simetrias. O centro de simetria (figura 35) s existe num cristal quando, apoiando uma de suas faces sobre uma superfcie plana, ele repete uma face idntica e paralela do outro lado. REGRAS: U Todos os elementos de simetria s existem se satisfizerem a todas as faces do cristal. U Na interseo de n planos (nM) ocorre uma linha, um eixo de mesmo nmero n (An). U No plano perpendicular a um eixo de ordem n ocorrem: n eixos binrios ou nenhum eixo bin-

rio (nA2 ou 0A2 ). U Para saber se o slido tem eixo de simetria, apoia-se o slido sobre uma superfcie plana; se repetir

faces paralelas este slido tem eixo de simetria.

3.8. NOTAO CRISTALOGRFICA

3.8.1. EIXO CRISTALOGRFICO: ao descrever os cristais, convencionou-se, a partir de mto-dos da geometria analtica, linhas imaginrias que passam pelo centro do cristal ideal com eixos cristalogrfi-cos.

Estes eixos cristalogrficos so paralelos s arestas de intercesso das faces principais do cristal; com isso as posies dos eixos cristalogrficos so relativamente fixadas pela simetria dos cristais, pois, na maior parte dos cristais eles so eixos de simetria ou eixos perpendiculares a planos de simetria.

Todos os cristais, com exceo do que pertencem ao sistema hexagonal (ver adiante), so referi-dos a os eixos cristalogrficos a, b e c. Estes eixos formam ngulos entre si, denominados de (entre a e b), (entre b e c) e (entre c e a), conforme pode ser observado na figura 36. As variaes de tamanho e dos ngulos entre os eixos originam os sistemas cristalinos.

Figura 36 Eixos Cristalogrficos Ortogonais (a, b , c) e ngulos forma-dos entre os eixos.

(entre a e b),

(entre b e c) (entre c e a)

Mineralogia Geral

29

(a) deve ser horizontal e voltado para o observador; (b) deve ser horizontal e se situar esquerda do observador, (c) deve ser vertical com sentido positivo para cima. o ngulo entre os eixos b e c; o ngulo entre os eixos c e a; o ngulo entre os eixos a e b.

O posicionamento dos eixos cristalogrficos devem ser sempre paralelos a 3 arestas quaisquer do cristal, passando pelo centro geomtrico do cristal.

Geralmente os ngulos , e so diferentes de 90o. Os Sistemas Cristalinos esto relacionados aos Eixos Cristalogrficos e a Simetria caracterstica de cada um. Ex. sistema Isomtrico: possui trs eixos quaternrios de simetria, os trs eixos cristalogrficos so perpendiculares entre si e possuem comprimentos iguais. a=b=c=1 e = = = 90o. O cristalgrafo, emprega o raio x e mede as dimenses da clula unitria dos diferentes minerais. ex. no mineral enxofre as dimenses da clula unitria so:

a = 10,48 , b = 12,92 e c = 24,55 A notao sempre dada por a:b:c = 0,81: 1: 1,90 (geralmente se faz b=1). Estes so valores relati-

vos e no absolutos. Vrios mtodos foram imaginados e testados para exprimir as intercepes das faces de um cristal com os eixos cristalogrficos. destas a mais aceita e usada a de Miller.

3.8.2. NDICES DE MILLER - Os ndices de Miller servem para expressar o posicionamento das diferentes faces de um cristal em relao aos 3 eixos (Figura 37). Quando a face paralela ao eixo representa-se pelo zero (o); se a face for cortada pelo semi-eixo positivo representada pelo nmero 1; se pelo semi-eixo negativo pelo nmero . Estes ndices so dados sempre por 3 nmeros inteiros, (exceto no sistema hexa-gonal) e se referem aos 3 eixos a,b e c, respectivamente. as letras que indicam os eixos so omitidas.

Face frente: (100) Face lateral esquerda: (00) Face de trs: (00) Face lateral direita: (010) Face de cima (001) Face de baixo (00)

Figura 37 - Desenho esquemtico de dois cristais, com o posicionamento dos eixos cristalogrficos e os ndices de Miller para algumas faces. Exercite: escreva os ndices de Miller para as 12 faces da figura representada acima.

3.9. SISTEMAS CRISTALINOS

Os sistemas cristalinos relacionados com os Eixos Cristalogrficos e seus respectivos elementos de simetria esto relacionados de uma forma prtica na tabela 11.

3.9.1. SISTEMA ISOMTRICO = CBICO - Este sistema inclui todos os cristais em que os s ei-xos cristalinos tm o mesmo comprimento e formam ngulo retos (90o). a=b=c e ===90

-a

b

c

-c

-b

a

b

c

-a

-b

-c

a

Mineralogia Geral

30

Cubo

octaedro

dodecaedro

cubo + octaedro

octaedro + cuboFigura 38 Formatos comuns dos minerais que se cristalizam no sistema isomtrico.

Caractersticas de reconhecimento dos cristais isomtricos

Cristais sem deformao tem as mesmas dimenses nas 3 direes As faces formam ngulos retos entre si, Os cristais mostram faces que so quadrados ou tringulos equilteros, Grande nmero de faces semelhantes, Geralmente so formas fechadas, Formas mais comuns: cubos, octaedros e dodecaedros (Figura 38). Minerais que se cristalizam neste sistema: granada, cobre, fluorita, cuprita, halita, silvita, pirita, diamante,

ouro, prata, espinlio. Para algumas classes, ainda no existem exemplos de minerais cristalizados.

SISTEMAS RELAES DE EIXOS E NGULOS CARACTERSTICA DOS ELEMENTOS DE SI-

METRIA ISOMTRICO

ou cbico = = = 90o

a = b = c 4A3, se existir cbico(sem exceo) grau mximo de simetria: 48; podes ser ainda 24 ou 12.

TETRAGONAL = = = 90o a = b c

1A4 ou 1A4 , se existir tetragonal. (sem exceo). Grau mximo: 16, pode ser 8, 4.

ORTORRMBICO = = = 90o a b c

3A2 ou 1A2 + 2M (perpendiculares), se existir ortor-rmbico (sem exceo). Grau mximo: 8, pode ser: 4.

MONOCLNICO = = 90o ( 90o)a b c

1A2 ou 1M, se existir Monoclnico. (sem exceo). Grau mximo: 4, pode ser 2.

TRICLNICO 90o a b c

C ou nada; se existir Triclnico. (sem exceo). Grau mximo: 2

HEXAGONAL 1 = 2 = 3 = 120o

( = = 90o; = 120o) a = b c

1A6 , se existir hexagonal. (sem exceo). Grau mximo: 24, Pode ser: 12, 6.

TRIGONAL 1 = 2 = 3 = 120o

= 90o a1 = a2 = a3 c

1A3, se existir trigonal. (sem exceo). Grau mximo: 18, Pode ser: 9.

Tabela 10 Sistemas Cristalinos. Todo e qualquer mineral conhecido cristaliza em um desses sistemas.

3.9.2. SISTEMA HEXAGONAL - Este sistema inclui todos os cristais que tm um eixo de simetria nico ternrio ou senrio. So referidos a quatro eixos cristalogrficos: trs eixos horizontais, iguais cortando-se num ngulo de 120o ; o quarto vertical, de comprimento diferente e perpendicular ao plano formado pelos outros 3. a = b c; ==90 e = 120o (Figura 39).

Formas do sistema hexagonal; Pinacide basal; pris-ma; Bipirmide; bipiramide ditrigonal; romboedro; Escalenoe-dro; Trapezoedro

Figura 39 - Desenho es-quemtico de um cristal do sistema hexa-gonal

Mineralogia Geral

31

Minerais que se cristalizam neste sistema: quartzo, berilo, tur-malina, calcita apatita, corndon, hematita.

3.9.3. SISTEMA TETRAGONAL - Este sistema inclui

todos os cristais em que os eixos cristalinos tm o mesmo compri-mento e formam ngulo retos (90o). a=b c; ===90 Formas do sistema tetragonal: Pinacide basal; Prisma tetra-gonal; Bipirmide; Biesfenide; Pirmide Caractersticas de reconhecimento dos cristais tetragonais: Cristais com um eixo de simetria quaternrio.

As faces formam ngulos retos entre si, O comprimento do cristal paralelamente a este eixo sempre maior ou menor que os outros dois. (Figura 40).

A seo transversal ao eixo de simetria de um cristal deste sistema, quando bem cristalizado sempre um quadrado ou quadrado truncado.

Formas mais comuns: prismas + pinacides ou prismas+pirmides. Minerais que se cristalizam neste sistema: rutilo, cassiterita, zirco, scheelita, escapolita

3.9.4. SISTEMA ORTORRMBICO - Os cristais do sistema Ortorrmbico possuem os trs ei-xos ortogonais, porm de comprimentos diferentes. a b c e == = 90

Formas do sistema Ortorrmbico: Pinacide basal; Prisma; BIPIRMIDE Minerais que se cristalizam neste sistema: andaluzita, olivina, crisoberilo, olivina, topzio, barita, cordieri-

ta, enxofre, columbita, etc.

3.9.5. SISTEMA MONOCLNI-CO - Os cristais do sistema Monoclnico possuem eixos cristalogrficos de compri-mentos diferentes. Dois dos ngulos entre os eixos so de 90o e o terceiro diferente de 90o . a b c e = = 90 (Figura 41).

Formas do sistema Monoclnico Pinacide basal Prisma Minerais que se cristalizam neste sistema: espodumnio, titanita, ortoclsio, moscovita, pirox-nios, malaquita, talco, etc.

3.9.6. SISTEMA TRICLNICO - Os cristais do sistema Triclnico possuem eixos cristalogrficos

de comprimentos diferentes. E os ngulos entre os eixos so oblquos. a b c e Formas do sistema Triclnico Pinacides Minerais que se cristalizam neste sistema: ambligonita, plagioclsios, turquesa, microclnio, Espo-dumnio, titanita, ortoclsio, moscovita, piroxnios, malaquita, talco, etc.

Figura 40 - Desenho es-quemtico de um cristal do sistema tetra-gonal.

Figura 41 - Desenho esquemtico de um cristal do sistema monoclinico.

Mineralogia Geral

32

4. CRISTALOFSICA

As propriedades fsicas dos minerais s podem ser reveladas e quantificadas mediante aplicao de foras externas de diferentes ndoles: Mecnica, Eletromagntica, Trmica, etc. a interao de diferentes for-mas de energia como os minerais so acompanhados de sua total ou parcial absoro, disperso, variao ou transformao em outras forma de energia expressas na forma de efeitos ou propriedades fsicas nicas de cada mineral.

A maior pare destas propriedades fsicas esto ou so condicionadas pela estrutura atmica e com-posio dos minerais. De acordo com esta afirmao, todas as propriedades fsicas se dividem em Primrias e Secundrias, de modo que:

PRIMRIAS: Corresponde s propriedades que de fato identificam,