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Mineralogia e Petrografia
Prof. Msc. Shisley Ramos Barcelos
João Monlevade,
Fev/2013
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Ementa
Estudo dos minerais:
origem e formação dos minerais,
propriedades físicas, classificação,
propriedades químicas,
cristalografia, cristalografia
morfológica,
gemas (pedras preciosas e
semipreciosas),
elementos nativos,
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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.
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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
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Estudo dos Minerais
◦ -Histórico
◦ - Definição
◦ - Origem e formação
◦ - Classificação
◦ - Propriedades Físicas
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Histórico
Arqueologia
Século XVIII – sistematização como
ciência
Século XXI – mineralogia moderna
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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
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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
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calcofilita
serpierita
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Definição
Qualquer rocha é um
agregado de
minerais.
Cristal: é um sólido
homogêneo com
ordem interna
regular limitado por
faces planas.
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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
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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
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Halita
NaCl: sal de cozinha
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QUANDO E ONDE SE FORMAM?
- resfriamento de magmas
- rearranjo de íons em temperaturas
intermediárias
- precipitação de sais com
evaporação de uma solução
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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
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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
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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
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Aproveitamento econômico dos
minerais Minerais industriais
Utilizados como matéria prima para a
industria.
Mineral in natura
◦ Quartzo – industria óptica
◦ Diamante - abrasivo
◦ Dolomita - fertilizante
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Aproveitamento econômico dos
minerais Minerais Gemas
Podem ser utilizados como ornamento
Se destacam pela beleza e pela cor.
◦ Berilo – água marinha e esmeralda
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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
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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
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Tipos de ligações químicas
Ligação covalente
Compartilhamento de elétrons mais
externos de dois átomos
Os átomos ficam fortemente ligados
entre si
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Tipos de ligações químicas
Ligação metálica
Atração entre íons positivos e elétrons
livres envolventes
Ouro nativo, prata, platina
Boa condutividade elétrica e térmica
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Tipos de ligações químicas
Ligação de Van der Waals
Ocorre entre forças residuais fracas
entre moléculas ou outras unidades
estruturais neutras
◦ Grafita
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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
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Cristalografia
É a ciência que estuda a geometria
dos arranjos atômicos nos cristais
naturais e artificiais
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Cristalografia
Cristalografia Morfológica
◦ ocupa-se da forma exterior dos cristais
(ângulos e faces)
Cristalografia Estrutural
◦ investiga a estrutura reticular da matéria
cristalina (raio X)
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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)
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Cela Unitária
Perovskita (CaTiO3)
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Noções de Cristalografia
Nos cristais é possível identificar os
seguintes elementos de simetria:
Planos
Eixos
Centros
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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 )
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Noções de Cristalografia
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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
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Os sistemas Cristalinos
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Os sistemas Cristalinos
(rede de Bravais)
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Os sistemas Cristalinos
![Page 41: Mineralogia e Petrografia Aulas 1 e 2](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022042521/54df04234a7959ba5c8b49b8/html5/thumbnails/41.jpg)
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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
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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
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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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![Page 45: Mineralogia e Petrografia Aulas 1 e 2](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022042521/54df04234a7959ba5c8b49b8/html5/thumbnails/45.jpg)
Classificação mineralógica
Plínio (77 DC): gemas, pigmentos,
minérios
Avicena, Agricola: características físicas
Cronstedt (século 18): classificação
química
Berzelius (século 19) – a mais usada
![Page 46: Mineralogia e Petrografia Aulas 1 e 2](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022042521/54df04234a7959ba5c8b49b8/html5/thumbnails/46.jpg)
Classificação mineralógica
Elementos nativos
Sulfetos
Halóides
Óxidos
Hidróxidos
Carbonatos
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Classificação mineralógica
Fosfatos
Boratos
Vanadatos
Nitratos
Arsenatos
Sulfatos
Silicatos – que se subdividem:
Nesossilicatos, Sorossilicatos, Ciclossilicatos, Inossilicatos Filossilicatos e Tectossilicatos
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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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![Page 52: Mineralogia e Petrografia Aulas 1 e 2](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022042521/54df04234a7959ba5c8b49b8/html5/thumbnails/52.jpg)
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
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Dureza
Propriedade física vetorial
Permite a lapidação do diamante
usando abrasivos compostos pelo
próprio diamante
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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)
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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
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Cor dos Minerais
idiocromáticos: mesma cor
alocromáticos: cor varia com
impurezas
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Alocromáticos
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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
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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
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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
![Page 71: Mineralogia e Petrografia Aulas 1 e 2](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022042521/54df04234a7959ba5c8b49b8/html5/thumbnails/71.jpg)
Idiocromáticos
Traço colorido
A cor caracteriza-se pela intensidade
É uma propriedade diagnóstica
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Alocromáticos
Cores variáveis devido e geralmente
incolor quando puros
Íons ou defeitos eletrônicos ditam as
cores
Traço incolor ou fracamente colorido
![Page 73: Mineralogia e Petrografia Aulas 1 e 2](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022042521/54df04234a7959ba5c8b49b8/html5/thumbnails/73.jpg)
Alocromáticos
Os elementos responsáveis pela cor
aparece apenas em pequenas
quantidades e não são incluídos na
formula do mineral (elementos traço)
![Page 74: Mineralogia e Petrografia Aulas 1 e 2](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022042521/54df04234a7959ba5c8b49b8/html5/thumbnails/74.jpg)
Pseudocromáticos
Apresentam colorações complexas
(falsas)
Causadas por efeitos ópticos como
dispersão, refração ou interferência da
luz branca
Jogo de cores
![Page 75: Mineralogia e Petrografia Aulas 1 e 2](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022042521/54df04234a7959ba5c8b49b8/html5/thumbnails/75.jpg)
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
![Page 76: Mineralogia e Petrografia Aulas 1 e 2](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022042521/54df04234a7959ba5c8b49b8/html5/thumbnails/76.jpg)
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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