Origem da mineralogia como ciência

Prof Karine P. Naidek

Fevereiro/2016

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS DEPARTAMENTO DE QUÍMICA - DQMC

Mineralogia

A Mineralogia é o ramo das Ciências Geológicas que se

dedica ao estudo dos minerais, através das suas

propriedades, constituição, estrutura,

gênese e modos de ocorrência.

Considerada inicialmente como um meio prático para chegar ao

conhecimento de substâncias minerais úteis, tinha uma característica

puramente utilitária, não constituindo uma verdadeira ciência mas

"uma arte de distinguir os minerais".

Este conceito foi evoluindo e atualmente a Mineralogia preocupa-se:

* não só com os minerais úteis, ou com importância econômica (minérios) mas com

todas as substâncias mineralizadas;

* não só com as suas formas cristalinas mas, também, com as suas propriedades

físicas, químicas e estruturais;

* procura, para além disso, a relação entre as formas cristalinas e essas propriedades,

lugares de origem e associações mais características para, a partir de todos estes

elementos procurar reconstituir a sua gênese.

Atualmente existem cerca de

4700 espécies de minerais catalogadas

pela International Mineralogical

Association.

Destes, talvez 150 possam ser

chamados "comuns“, outros 50 são

"ocasionais," e os restantes são "raros"

ou "extremamente raros“.

Apesar de ser um campo da ciência relativamente recente, quando

comparada com a Astronomia, a Física ou a Matemática, a Mineralogia, não obstante

só se ter individualizado como ramo definido do conhecimento humano a partir do

século XVIII, tem desempenhado papel importante no desenvolvimento da

Civilização.

Os minerais exerceram sempre atração especial sobre o Homem primitivo cuja

atenção teria sido, naturalmente, despertada pelas cores brilhantes, transparência e

outras propriedades físicas dos minerais.

Breve Histórico da Mineralogia

A primeira publicação mineralógica, com

uma certa sistematização, intitulada “De Natura

Fossilium”, da autoria do sábio alemão Georges

Agricola, foi publicada em 1556.

O mesmo autor, dez anos mais tarde,

apresentou a obra "De Re Metallica" que

constituiu a primeira exposição pormenorizada

sobre a "Arte de Minas e Metalurgia".

Esta obra contém, além da descrição de

técnicas e de métodos, considerações

genéticas e observações sobre alteração

superficial de minerais, constituindo assim o

primeiro registo mineralógico que, durante

mais de dois séculos, não foi ultrapassado.

Antes deste cientista, já alguns historiadores, filósofos e físicos gregos faziam, a.C.,

referências dispersas a minerais e a técnicas mineiras, podendo citar-se entre outros:

o Herodoto (484-425 a.C.)

o Theophrastus (372-287 a.C.) autor de uma publicação intitulada “De Machinis

Metallicis” e o livro “Sobre as pedras”.

o Strabon, geógrafo grego, autor de uma geografia contendo indicações sobre

minerais e minas, sobretudo de Espanha.

o Plínio, o Velho, romano (Caius Plinius Secundus 23-79 a.C.) escreveu uma "História

Natural", verdadeira enciclopédia descrevendo métodos de extração de metais de

alguns minerais.

1669 - Nicolas Steno, Lei da constância dos ângulos.

Steno

René Just Haüy

1700 - Estudos de simetria e geometria dos cristais, René Just Haüy, conceito de cela unitária.

Porém, o verdadeiro fundador da Mineralogia,

em bases científicas, foi Abraham G. Werner

(1750-1817) professor, durante muitos anos, da

célebre escola de minas de Freiberg, na Saxónia.

Foi um dos primeiros a classificar os minerais

de modo sistemático.

A Contribuição Brasileira

Foi nos últimos anos do Séc. XVIII que a

Mineralogia encontrou o seu primeiro

grande cultor na pessoa de José Bonifácio

de Andrada e Silva.

Notável mineralogista, brasileiro, que

desenvolveu saliente papel nos

acontecimentos que levaram o Brasil à

independência.

José Bonifácio de Andrada e Silva descobriu 4 novas espécies minerais: Petalita e o

espodumênio (importantes silicatos contendo Li), e outro silicato, a escapolita, além de um

fluoreto, a criolita.

LiAlSi4O10

LiAlSi2O6 Na3AlF6

Ca3(Fe,Ti)2Si3O12

Ficaram-se ainda devendo a este mineralogista a descrição de variedades de

algumas espécies já conhecidas, como a salita (var. de augita); a alocroíta (var. de

granada) e uma variedade de granada que, em sua homenagem, foi mais tarde

denominada Andradita.

Indicolita (var. de turmalina)

Apofilita (var. de zeólita)

Afrisita (var. de turmalina)

Por que os cientistas estudam mineralogia hoje?

• Minerais são constituintes de todas as rochas.

• Muitos minerais têm valor econômico.

• Muitos minerais são importantes nas indústrias modernas, saúde e política.

• O conhecimento da mineralogia é importante para a compreensão do processo

de formação das rochas bem como do funcionamento da terra e planetas.

• Vários aspectos da geologia estão ligados à mineralogia tais como a geoquímica

de fluídos (reações de equilíbrio químico com minerais), a geofísica (propriedades

das rochas ligadas às propriedades físicas dos minerais), etc.

Mineralogia

Geologia estrutural e tectônica

Geocronologia

Petrologia

Geoquímica

Estudo dos planetas e dos

meteoritos

Paleontologia e geomicrobiologia

Mineralogia e geologia ambiental

Geologia econômica

Geofísica

Física do mineral

A Mineralogia pode ser dividida nos seguintes ramos ou capítulos:

Cristalografia: estudo das formas habituais dos cristais, quer através da observação

de modelos quer, posteriormente, pelo reconhecimento das várias formas exibidas

pelos cristais naturais.

Mineralogia física: onde se estudam as várias propriedades físicas dos minerais.

Mineralogia óptica (Óptica cristalina): capítulo dedicado ao estudo e interpretação

das propriedades ópticas dos minerais incluindo a descrição dos instrumentos

ópticos e métodos necessários para a sua determinação por meio do denominado

microscópio petrográfico.

Difratometria de raio x: capítulo dedicado à aplicação da radiação X ao estudo da

matéria cristalina.

Gemologia: estudo das propriedades dos minerais utilizados como gemas.

Mineralogia determinativa: capítulo dedicado ao rápido reconhecimento de minerais

a partir da observação ou determinação das suas propriedades físicas.

Mineralogia descritiva: descrição das diferentes espécies minerais tendo em

consideração as suas características cristalográficas, composição química e estrutura,

propriedades físicas, associações mais frequentes, aplicações, modo de formação,

principais ocorrências, interesse econômico, etimologia.

Mineralogia química: estudo da composição química e das propriedades químicas

dos minerais.

Classificação dos minerais

Teophrastus (372 – 287 a.C) classificação baseada na sua

utilidade: minérios, pedras preciosas e pigmentos. Propriedades

físicas como densidade, brilho, fusibilidade e dureza.

Idade Média, Agricola e Avicena aprofundaram a

classificação de minerais conforme suas propriedades

físicas. Nestes termos, as pedras eram reconhecidas pela

cor, tenacidade, densidade, etc. Pedras vermelhas, por

exemplo, eram genericamente denominadas carbúnculos.

Século XVIII, análises químicas feitas pelo sueco

Axel Cronstedt a classificação química passou a ser

adotada.

Entre outras descobertas, verificou-se, por

exemplo, que o rubi e a safira, eram o mesmo

mineral (o coríndon) e que suas composições

químicas eram iguais em mais de 99% (Al2O3).

Classificação dos minerais

Quanto a sua aplicabilidade:

Metálicos

•Ferrosos –uso intensivo na metalurgia (Fe, Mn, Ni, Cr, Co, Mo, Nb, V, W)

•Não-ferrosos – básicos (Cu, Zn, Pb,Sn)

e leves (Al, Mg, Ti, Be)

•Preciosos – Au, Ag, Pt, Os, Ir, Pd, R, Ru

•Raros – escândio, índio, germânio, gálio,...

Classificação dos minerais

Não metálicos

•Indústria química – enxofre, barita, fluorita, cromita, pirita...

•Indústria cerâmica – argilas, caulim, feldspato, quartzo...

•Refratários – magnesita, bauxita, grafita, cianita...

•Isolantes – amianto, vermiculita, mica...

•Fundentes – fluorita, criolita...

•Abrasivos – diamante, coríndon, granada...

•Carga – talco, gipsita, barita, caulim, calcita...

•Pigmentos – barita, minerais de titânio, azurita...

•Agrominerais – fosfato, calcário, enxofre, sais de potássio, flogopita...

•Ambientais – zeólitas, vermiculita, calcário, atapulgita...

•Estruturais ou para construção civil – areia, brita, calcário, gipsita, argila.

Classificação dos minerais

Classificação Química

• ELEMENTOS NATIVOS: grafita (C), enxofre (S), ouro (Au), diamante (C), prata (Ag)...

• SULFETOS: galena (PbS), pirita (FeS2), esfalerita (ZnS )...

• ÓXIDOS: coríndon (Al2O3), ilmenita (TiFeO), magnetita (Fe3O4), hematita (Fe2O3)...

• HALÓIDES: halita (NaCl), silvita (KCl), fluorita (CaF)...

• CARBONATOS: calcita (CaCO3), aragonita (CaCO3), dolomita (CaMgCO3)2, siderita

(FeCO3)...

• NITRATOS: nitrato de sódio (NaNO3), salitre (KNO3)...

• FOSFATOS: apatita (Ca5(PO4)3(F,OH,Cl)), monazita (Ce, La, Nd, Th, Y)PO4

• SULFATOS: gipsita (CaSO4·2H2O), anidrita (CaSO4)...

Classificação Química

• SILICATOS (SiO2 ou SiO4 ligados a um ou mais metais e hidrogênio)

Nesossilicatos: olivina, granadas, zircão, cianita, andaluzita, topázio...

Sorossilicatos: epídoto, hemimorfita, vesuvianita...

Ciclossilicatos: benitoita, berilo, turmalina...

Inossilicatos: Piroxênios: enstatita, diopsídio, aegerina, augita...

Anfibólios: tremolita, horblenda...

Filossilicatos: talco, clorita, serpentina, vermiculita...

Micas: muscovita, biotita, lepidolita, flogopita...

Argilominerais: caulinita, montmorilonita...

Tectossilicatos: sílica: quartzo, calcedônia, opala...

Feldspatos: ortoclásio, microclínio, plagioclásios.

Feldspatóides: leucita, nefelina, sodalita, lazurita.

Metais Nativos

Au Ag

Cu Pt

Não metais

Enxofre

Diamante

Grafita

Fosfatos

Monazita – (Ce,La,Y,Th)PO4 Wavellita – Al3(PO4)2(OH)3·5H2O Turquesa – CuAl6(PO4)4(OH)8·5H2O

Fosfatos

Apatitas – Ca5(PO4)3(F,Cl,OH)