mineralogia e petrografia aulas 1 e 2
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Mineralogia e Petrografia
Prof. Msc. Shisley Ramos Barcelos
João Monlevade,
Fev/2013
Ementa
Estudo dos minerais:
origem e formação dos minerais,
propriedades físicas, classificação,
propriedades químicas,
cristalografia, cristalografia
morfológica,
gemas (pedras preciosas e
semipreciosas),
elementos nativos,
Ementa
ligações químicas,
identificação dos minerais e estudo
das rochas:
classificação genética das rochas,
o ciclo das rochas,
condições geológicas para a formação
e caracterização das propriedades
físicas.
Objetivos
Permitir o conhecimento da origem e formação dos
minerais.
Mostrar que os minerais são classificados de
acordo com sua composição química
Apresentar a classificação das rochas, seu ciclo e
as condições geológicas para a formação da
mesma
Estudo dos Minerais
◦ -Histórico
◦ - Definição
◦ - Origem e formação
◦ - Classificação
◦ - Propriedades Físicas
Histórico
Arqueologia
Século XVIII – sistematização como
ciência
Século XXI – mineralogia moderna
Utilização
Construção: areia, cascalho, brita, pedra, argila, cimento,
Aço, alumínio, asfalto, vidro, gesso
Encanamento e eletricidade: ferro, cobre, latão, chumbo, amianto, vidro
Tintas: pigmentos, encorpantes de talco e amianto
Mobília: ferro e aço, lixas de granada e rutilo
Utilização
Roupas: fibras e corantes Comida: sal, fertilizantes, máquinas de
processamento,
Embalagens de metal e vidro, louça de cerâmica e vidro,
Panelas de metal, vidro e cerâmica
Cosméticos: sais, corantes, excipientes
calcofilita
serpierita
Definição
Qualquer rocha é um
agregado de
minerais.
Cristal: é um sólido
homogêneo com
ordem interna
regular limitado por
faces planas.
Formação
Cristalização se inicia com a formação de microcristais
Faces cristalinas se mantêm, enquanto houver espaço:
No magma, cavidades, fraturas, poros
Interferência de faces sobre outras quando acabar o espaço
Origem e formação
Todos os minerais apresentam
estrutura cristalina.
A Estrutura cristalina é propriedade
característica de cada mineral
Todas as espécies de um mesmo
mineral têm estrutura cristalina
idêntica
Halita
NaCl: sal de cozinha
QUANDO E ONDE SE FORMAM?
- resfriamento de magmas
- rearranjo de íons em temperaturas
intermediárias
- precipitação de sais com
evaporação de uma solução
Mineralogia
Minera (mina, jazida de minério) +
logia (ciência, tratado, estudo)
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Mineral
Trata-se de substância com
estrutura interna ordenada
(cristais),
de composição química definida,
origem inorgânica e
que ocorre naturalmente na crosta
terrestre
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mineralóides
As substâncias originadas por
atividades ou processos biológicos
(animal ou vegetal),
◦ a exemplo do carvão, âmbar, marfim,
pérola, petróleo, que não se incluem em
nenhuma das definições,
como também as substâncias não
cristalinas, excluídas na segunda
definição. 18
Minerais
Os minerais são caracterizados pela
maneira com que os átomos (cátions e
ânions) estão dispostos (estrutura
interna)
pela composição química, expressa por
fórmula química.
gerando os diferentes grupos de
minerais ou soluções sólidas.
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Formação e Ocorrência dos
minerais As rochas são unidades formadoras
dos minerais
Rochas magmáticas – granito
Rochas sedimentares – calcário
Rochas metamórficas - Cianita
Aproveitamento econômico dos
minerais Minerais- minério
podem ser economicamente
aproveitados para extração de um ou
mais elementos químicos, geralmente
metais.
◦ Hematita e magnetita – ferro
◦ Galena – Pb
◦ Calcopirita - Cu
Aproveitamento econômico dos
minerais Minerais industriais
Utilizados como matéria prima para a
industria.
Mineral in natura
◦ Quartzo – industria óptica
◦ Diamante - abrasivo
◦ Dolomita - fertilizante
Aproveitamento econômico dos
minerais Minerais Gemas
Podem ser utilizados como ornamento
Se destacam pela beleza e pela cor.
◦ Berilo – água marinha e esmeralda
Tipos de ligações químicas
As propriedades físicas e químicas dos
minerais dependem não só da natureza
dos elementos químicos e da estrutura
cristalina como também do tipo e
intensidade das forças que unem entre si
as partículas elementares.
Há quatro tipos de ligações entre os
elementos (ou moléculas) constituintes de
um mineral
Tipos de ligações químicas
Ligação iônica
Forças de atração eletrostática entre
íons de carga oposta
A grande maioria dos minerais (80%)
possui ligações deste tipo
Tipos de ligações químicas
Ligação covalente
Compartilhamento de elétrons mais
externos de dois átomos
Os átomos ficam fortemente ligados
entre si
Tipos de ligações químicas
Ligação metálica
Atração entre íons positivos e elétrons
livres envolventes
Ouro nativo, prata, platina
Boa condutividade elétrica e térmica
Tipos de ligações químicas
Ligação de Van der Waals
Ocorre entre forças residuais fracas
entre moléculas ou outras unidades
estruturais neutras
◦ Grafita
Noções de Cristalografia
As propriedades físicas dos minerais
como forma externa, dureza,
densidade e propriedades óticas são
fortemente influenciadas pela
estrutura interna, daí a necessidade
de entendermos alguns princípios
básicos de Cristalografia
Cristalografia
É a ciência que estuda a geometria
dos arranjos atômicos nos cristais
naturais e artificiais
Cristalografia
Cristalografia Morfológica
◦ ocupa-se da forma exterior dos cristais
(ângulos e faces)
Cristalografia Estrutural
◦ investiga a estrutura reticular da matéria
cristalina (raio X)
Cristalografia
Cristaloquímica - Estuda os aspectos
estruturais em escala atômica e a
química dos minerais
Estrutura cristalina dos minerais é
dada pela repetição periódica, no
espaço tridimensional, de uma
unidade fundamental (cela unitária)
Cela Unitária
Perovskita (CaTiO3)
Noções de Cristalografia
Nos cristais é possível identificar os
seguintes elementos de simetria:
Planos
Eixos
Centros
Noções de Cristalografia
Plano de simetria (ou de reflexão)
◦ Divide o cristal em duas metades iguais e
simétricas (imagem especular)
Eixos de simetria
◦ São normalmente paralelos (a, b e c) e as
constantes angulares (, e )
Noções de Cristalografia
Noções de Cristalografia
Centro de Simetria
◦ ponto de simetria coincidente com o
centro geométrico do cristal e
equidistante de elementos geométricos
de simetria invertida em relação a ele
Os sistemas Cristalinos
Os sistemas Cristalinos
(rede de Bravais)
Os sistemas Cristalinos
Como determinar a estrutura
cristalina A maioria dos cristais desenvolve
imperfeições resultantes de acidentes
durante a formação como:
◦ Impurezas aderidas à face em crescimento
◦ Aporte irregular de material etc.
Formas distorcidas são adquiridas (umas faces se
desenvolvem mais que outras)
Contudo o ângulo entre as faces permanece
sempre constante
Difração de raio X
Constata se uma substância é amorfa ou
cristalina
Identifica o mineral comparando seu
difratograma com os de minerais
conhecidos
Caracteriza a estrutura cristalina de um
mineral através da posição e intensidade
dos reflexos do difratograma
Curiosidade
As substâncias produzidas em laboratório,
com estrutura interna ordenada e composições
químicas definidas,
São denominadas cristais ou minerais
artificiais ou sintéticos,
e as sem estrutura interna, de vidro.
Em laboratórios são produzidos o diamante, a
safira, o rubi, o quartzo, a esmeralda etc.
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Classificação mineralógica
Plínio (77 DC): gemas, pigmentos,
minérios
Avicena, Agricola: características físicas
Cronstedt (século 18): classificação
química
Berzelius (século 19) – a mais usada
Classificação mineralógica
Elementos nativos
Sulfetos
Halóides
Óxidos
Hidróxidos
Carbonatos
Classificação mineralógica
Fosfatos
Boratos
Vanadatos
Nitratos
Arsenatos
Sulfatos
Silicatos – que se subdividem:
Nesossilicatos, Sorossilicatos, Ciclossilicatos, Inossilicatos Filossilicatos e Tectossilicatos
Como identificar um
mineral?
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Propriedades Físicas dos
Minerais Dureza
Densidade
Cor
cor do traço
Hábito
Clivagem
Brilho
Transparência
Geminação
Propriedades magnéticas
Outras características
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DUREZA
É a resistência relativa de um mineral à abrasão.
É a resistência que o mineral oferece ao ser riscado.
É uma propriedade que dependente da estrutura
cristalina e muito importante para a sua
caracterização.
Na determinação da dureza relativa utiliza-se a
escala de Mohs, a qual é composta por 10 minerais
em ordem crescente de dureza.
Unha (D=2,5), o canivete (D=5,5) e o vidro (D=5,0).
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Correlação entre a dureza e a
estrutura cristalina
A dureza aumenta com a densidade
de empacotamento dos átomos ou
íons
A dureza aumenta a medida que
diminui o tamanho dos íons
A dureza aumenta com a valência ou
carga dos íons
Dureza
Propriedade física vetorial
Permite a lapidação do diamante
usando abrasivos compostos pelo
próprio diamante
Dureza
Não confunda risco (suco ou ranhura
que o mineral mais duro deixa no
mais macio) com traço (linha de pó
que o mineral mais macio deixa no
mais duro
Sempre inverta o ensaio de dureza
(risque A com B e depois risque o B
com A)
Determinação da Densidade
A densidade é determinada por
meio de aparelhos especiais como
a balança de Jolly, o picnômetro,
entre outros.
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Determinação da Densidade
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L1 Com os pratos da balança vazios
L2 Com o Corpo no prato superior
L3 Colocado no prato inferior, mergulhado na água, o corpo sofre uma impulsão vertical, de baixo para cima igual ao peso do líquido deslocado (seg. Princípio de Arquimedes.) A deformação da mola será então proporcional ao volume do corpo e, do mesmo modo, proporcional à impulsão.
D = (L2 - L1 )/ (L2 - L3) ou seja
D= P/V
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Classificação quanto à
densidade:
Leves: são aqueles que bóiam no
bromofórmio por terem densidade
menor que esse composto químico
(2,89).
Pesados: são os que possuem
densidade superior a 2,89,
portanto afundam no bromofórmio.
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Densidade (densidade relativa)
É a relação entre o peso específico
de um mineral e o peso específico
da água à 4ºC
É expressa por um número puro
Densidade = 4 significa que o peso
do mineral é 4 vezes maior que o
da água à 4ºC
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Densidade
É uma propriedade física importante para a
identificação de um mineral e depende:
◦ Arranjo estrutural dos átomos
mais compacta, maior densidade
◦ Peso atômico dos átomos que compõem o mineral
Átomos mais pesados maior densidade (estruturas
semelhantes)
◦ Raio dos elementos constituintes
Menor raio, maior o empacotamento, maior a densidade
Cor dos Minerais
idiocromáticos: mesma cor
alocromáticos: cor varia com
impurezas
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Alocromáticos
Granada Turmalina
zircão Titanita
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Granada Turmalina
zircão Titanita
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Cor dos Minerais
Cor é a aparência decorrente do modo
como uma substância absorve ou reflete a
luz
É definida pela pelos comprimentos de
onda do espectro luminoso não absorvida
pelo mineral.
Deve ser observada a luz do sol e numa
superfície de fratura recente
Cor dos Minerais
Transparente – mistura dos não
absorvidos da luz que o atravessa
◦ Se toda luz que penetra o mineral atravessá-lo ele
será incolor
◦ Se a absorção é total ou quase total a coloração
será negra
◦ Se há absorção seletiva de alguns , o mineral
apresentará a cor ou cores elementares não
absorvidas
Idiocromáticos
Cor constante e resultante da composição química
e estrutural
Propriedade intrínseca do mineral
Os elementos responsáveis pela cor estão na
fórmula química do mineral
Absorção seletiva da luz pelos íons
Idiocromáticos
Traço colorido
A cor caracteriza-se pela intensidade
É uma propriedade diagnóstica
Alocromáticos
Cores variáveis devido e geralmente
incolor quando puros
Íons ou defeitos eletrônicos ditam as
cores
Traço incolor ou fracamente colorido
Alocromáticos
Os elementos responsáveis pela cor
aparece apenas em pequenas
quantidades e não são incluídos na
formula do mineral (elementos traço)
Pseudocromáticos
Apresentam colorações complexas
(falsas)
Causadas por efeitos ópticos como
dispersão, refração ou interferência da
luz branca
Jogo de cores
Links de vídeos relacionados
http://www.youtube.com/watch?v=aD
QrjF66BtI&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=8zm
TP_8w6Qs
http://www.youtube.com/watch?v=O7
SKrQoGgWk&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=nYS
HwR0cLQU&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=D2g
a--UQ_B8&feature=related
Referência Bibliográfica
Introdução Para O Banco De Dados De Minerais disponível em:
http://www.rc.unesp.br/museudpm/banco/introducao.html acessado
em 13/12/2011
DANA, J.D. Manual de Mineralogia. Rio de Janeiro: Livros Técnicos
e Científicos Editora S.A. 1993
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