Formação e estrutura dos principais minerais

Formação e estrutura dos
principais minerais
• Cada tipo de mineral, constitui uma espécie mineral. Ex: quarzto
(SiO2).
• Sempre que sua cristalização se der em condições geológicas ideais, a
sua organização atômica interna se manifestará em uma forma
geométrica externa, com o aparecimento de faces, arestas e vértices
naturais. Nessa situação, a amostra do mineral será chamada também
de cristal.
• O fato de a definição de mineral destacar o termo cristalizado, para
esses materiais, significa que eles tem um arranjo interno
tridimensional.
• Os átomos de um mineral encontram-se distribuídos ordenadamente,
formando uma rede tridimensional (o retículo cristalino), gerada pela
repetição de uma unidade atômica ou iônica fundamental que já tem
as propriedades físico-químicas do mineral completo.
• Esta unidade que se repete é a cela unitária, o “tijolo” que vai servir
de base para a construção do retículo cristalino, onde cada átomo
ocupa uma posição definida dentro da cela unitária.
• Célula unitária: É a menor parte do cristal que contém as suas
características, e que repetido tridimensionalmente forma
um mineral. É o menor agrupamento de átomos representativo de
uma determinada estrutura cristalina específica. Seu estudo na
Geologia é fundamental na pesquisa de novos materiais que podem
ser produzidos. Na metalurgia é fundamental para a produção de ligas
metálicas que atendam uma determinada especificação.
Estrutura cristalina do NaCl
• A forma e tamanho da célula unitária de cada cristal depende das
dimensões, valência química e estado de ionização dos átomos ou
moléculas que o compõem e das condições em que o cristal se
formou. A mesma substância, sob condições de pressão e
temperatura distintas, pode formar cristais com células unitárias
totalmente diversas. Um exemplo clássico é o Carbono, o qual pode,
dependendo das condições, cristalizar sob centenas de formas, indo
desde o diamante à grafite.
• A repetição sistemática das estruturas formadas por átomos, íons ou
moléculas sustenta o conceito de SIMETRIA CRISTALOGRÁFICA. A
CRISTALOGRAFIA estuda a origem, desenvolvimento e classificação
dos cristais naturais – os minerais que exibem formas externas
geométricas – e artificiais.
• O estudo da simetria externa dos cristais é feito com o auxílio dos
elementos abstratos de simetria (planos, eixos e centro) e as suas
respectivas operações simétricas (reflexão, rotação e inversão).
• Plano de simetria: a existência
de um plano de simetria no
cristal é visualizar uma
superfície que o corta em
duas metades iguais,
simétricas.
• O eixo de simetria é uma reta
imaginária que passa pelo
centro geométrico do cristal e
ao redor da qual, num giro de
360° uma feição geométrica do
cristal se repete certo número
de vezes.
• Centro de simetria é um ponto
de simetria coincidente com o
centro geométrico do cristal, em
relação ao qual as feições
geométricas do cristal se
invertem.
• O conjunto dos possíveis elementos de simetria (planos, eixos e
centro) encontrados em um cristal é chamado de GRAU OU CLASSE
DE SIMETRIA OU GRUPO PONTUAL. Existem, na natureza, apenas 32
graus de simetria, agrupados de acordo com a similaridade de seus
elementos de simetria em SETE SISTEMAS CRISTALINOS, do “mais
simétrico” ao “menos simétrico”: cúbico, tetragonal, trigonal,
hexagonal, ortorrômbico, monoclínico e triclínico.
• Os sete sistemas cristalinos são usados para a classificação
cristalográfica de todas as substâncias que apresentam estrutura
cristalina.
Origem dos minerais
• Está condicionada a “disponibilidade” dos elementos químicos e às
condições físicas (temperatura e pressão) reinantes no seu ambiente
de formação.
• Um mineral pode se formar de diferentes maneiras: a partir de uma
solução, de material em estado de fusão ou vapor.
• O processo de cristalização tem início com a formação de um núcleo,
um pequeno cristal que funciona como uma semente, ao qual o
material vai aderindo, como o consequente crescimento do cristal.
• O estado cristalino pode ser conseguido pela passagem da matéria do
estado físico amorfo para o cristalino, em ambiente geológico quente.
• Exemplos:
• Cristalização de magma, material rochoso fundido.
• Condensação de materiais rochosos em estado de vapor, quando os
cristais se formam diretamente do vapor, sem passar pelo estágio
intermediário do estado líquido. A condensação de minerais na
origem do sistema solar ou a formação de cristais de enxofre em
atividades ígneas atuais são exemplos.
• A cristalização de substâncias a partir de soluções aquosas a baixas
temperaturas (abaixo de 100°C) é um processo importante na
formação das rochas sedimentares químicas.
• Na passagem de matéria de um estado para outro estado cristalino,
os materiais rochosos que já estão cristalizados podem, por
modificações nas condições de pressão e/ou temperatura, tornar-se
instáveis e se recristalizar em nova estrutura cristalina mais estável
para as novas condições, sem que haja fusão do mineral inicial. Este
processo ocorre em alguns minerais das rochas metamórficas.
Classificação sistemática de minerais
• Usam-se critérios que permitam agrupá-los em conjuntos com
características similares.
• Geralmente, utiliza-se o critério químico baseado na natureza do
radical aniônico do mineral. Por exemplo, no mineral Barita (BaSO4),
o radical aniônico é o SO42- e, portanto, a barita será classificada como
sulfato.
• Sua vantagem é que os minerais com o mesmo radical aniônico possui
propriedades físicas e morfológicas muito mais semelhantes entre si
que minerais com o mesmo cátion e tendem a se formar por
processos físico-químicos semelhantes e a ocorrer associados uns aos
outros na natureza.
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Elementos Nativos
Sulfetos
Sulfossais
Óxidos
Halóides
Carbonatos
Nitratos
Boratos
Sulfatos e cromatos
Fosfatos, arseniatos e vanadatos
Tungstatos e molibdatos
• Silicatos:
oNesossilicatos
oSorossilicatos
oCiclossilicatos
oInossilicatos
oFilossilicatos
oTectossilicatos
oFeldspatos
• Das várias classes minerais existentes, apenas uma, a dos silicatos, é
responsável pela constituição de aproximadamente 97% em volume
da crosta continental.
• Os minerais das demais classes, embora menos abundantes, também
são importantes pelo seu interesse econômico e científico.
Os principais minerais
Apresenta-se uma pequena coletânea dos principais minerais, dando
destaque àqueles que formam rochas mais comuns sobre a crosta.
Os mais frequentes constituintes das rochas (ígneas e metamórficas)
são os feldspatos, grupo que perfaz ao redor de 60% da totalidade dos
minerais.
A seguir, os anfibólios e piroxênios, que perfazem 17%.
O quartzo, 12%.
As micas, 4%.
Os demais ocorrem em quantidades subordinadas, na maioria dos
casos.
Feldspatos
• Formam o grupo mais importante como constituintes das rochas. São
translúcidos ou opacos e podem apresentar cristais mistos de três
componentes: feldspato potássico, sódico e cálcico. Quanto ao
sistema de cristalização e quanto à sua clivagem, distinguem-se:
ortoclásio e plagioclásio. Macroscopicamente são de difícil distinção.
• Ocorre como componente principal nas rochas cristalinas, tanto em
rochas claras, como escuras. Graças às suas direções de clivagem, os
feldspatos se apresentam nas rochas ígneas com as superfícies
brilhantes e planas, ao contrário do quartzo, que não possui clivagem.
É também um mineral duro, que se deixa riscar pelo quartzo, mas que
risca o vidro.
Piroxênios e anfibólios
• São minerais de aparência muito similar. São prismáticos ou
granulares, de cor quase preta, com clivagem segundo 2 planos, que
são entre si quase perpendiculares nos piroxênios e oblíquos nos
anfibólios.
Quartzo
• Cor branca ou incolor, mas também em inúmeras outras variedades,
como roxo, amarelo, vermelho, preto, etc. Brilho vítreo, transparente
ou opaco. Dureza 7. Densidade 2,65, fratura concóide. Ocorre como
diversas variedades, sob diferentes nomes. Cristal de rocha: incolor,
transparente e bem cristalizado, usado na telecomunicação; trata-se
de um mineral bastante comum no Brasil. Ocorre como mineral mais
comum na superfície do globo terrestre, entre as rochas
sedimentares, graças a sua alta resistência química e física. Nas
rochas graníticas, o quartzo é um mineral de fácil reconhecimento,
pois assemelha-se ao vidro quebrado. Como não tem clivagem,
quebra-se com uma superfície irregular, abaulada.
Micas
• Trata-se de um grupo de minerais caracterizados por uma ótima
clivagem laminar e boa elasticidade. Distinguem-se 2 variedades
principais: muscovita e biotita.