APOSTILA DE CARACTERIZAÇÃO-CAP1e2

APOSTILA DE CARACTERIZAÇÃO-CAP1e2

(Parte 4 de 5)

As superfícies limitantes de uma cela unitária dependem tanto da forma das unidades quanto do ambiente onde eles se formam (temperatura, pressão, natureza da solução, velocidade do crescimento, tensão superficial e direção do movimento da solução), portanto cristais do mesmo mineral procedentes de localidades diferentes podem ter aparência inteiramente distinta.

Como uma primeira idéia de aplicação de métodos da Caracterização Mineral, baseado em aspectos mineralógicos, pode-se medir os comprimentos de eixos cristalográficos numa espécie mineral, por difração de raios-X. Em todos os sistemas cristalinos, excetuando-se o cúbico, existem eixos cristalográficos que diferem no comprimento. Se fosse possível isolar uma cela unitária e medir as dimensões de suas arestas paralelas aos eixos cristalográficos, poderíamos escrever as relações entre os comprimentos das arestas. Contudo, com o emprego do Difratômetro de raios-X, apesar de não se poder isolar a cela, pode-se medir precisamente as suas dimensões em unidades de angstrom, ou Ǻ (1 Ǻ = 10 -8 cm).

Exemplificando com o mineral enxofre (S), as dimensões de sua cela são 10,48 Ǻ ao longo do eixo a, 12,92 Ǻ ao longo de b, e 24,5 Ǻ ao longo de c.

As faces do cristal são definidas mediante a indicação de suas interceptações nos eixos cristalográficos. Assim, ao descrevermos uma face do cristal é necessário determinar se ela é paralela a dois eixos e corta o terceiro, ou se é paralela a um eixo e corta os outros dois, ou ainda se corta os três eixos. Além disto, deve-se determinar a que distância a face corta os diferentes eixos. Para a face de um cristal que corta os eixos cristalográficos a estas distâncias relativas (tomadas como unidades de distância) as interceptações seriam dadas como 1/a, 1/b,

1/c ou simplificando 1a, 1b, 1c. Este estudo se baseia num outro tópico da cristalografia denominado de Índice de Miller.

Os índices de Miller ajudam a definir os planos de clivagem dos minerais, da mesma maneira que as faces externas de um cristal. Proposto pelo mineralogista inglês William Hallowes Miller, em 1839, estes índices consistem em uma série de números inteiros derivados dos parâmetros por sua inversão e, quando necessário, pela redução subseqüente das frações. Os índices de uma face são dados de modo que os três números (ou quatro, no sistema hexagonal) se referem aos eixos a, b, c, respectivamente, e, por conseguinte as letras que indicam os diferentes eixos são omitidas. Tal como os parâmetros, os índices exprimem uma relação, mas para resumir omite-se também o sinal da relação. Por exemplo, a face representada por 1a, 1 b, 1c por parâmetros, teria como índices de Miller (1). Tal como Miller propôs que todas as faces de um determinado cristal fossem relacionadas a uma só, a qual denominou de face parametral unitária. Assim, foi possível a obtenção de índices diferentes para as diferentes faces do cristal, bem como índices diferentes para as diferentes faces. Procedendo desta maneira, pode-se localizar qualquer uma das faces de um cristal no espaço.

Deve-se notar que, quando se desconhecem as dimensões exatas das interceptações das faces com os eixos cristalográficos, é conveniente usar um símbolo convencional “hkl” para os índices de Miller (h, k e l representando, cada um, um número inteiro simples). Neste símbolo, h, k e l são respectivamente as inversões de interceptações racionais porém indefinidas, ao longo dos eixos a, b e c.

2.3) PROPRIEDADES FÍSICAS (ESTRUTURAIS) DOS MINERAIS

O entendimento das principais propriedades físicas dos minerais torna-se muito importante, na medida em que elas vão nos permitir seu reconhecimento pela vista desarmada, ou mediante alguns testes muito simples e rápidos. As principais propriedades físicas que ocorrem como conseqüências da estrutura atômica do mineral são as seguintes:

CLIVAGEM: é a propriedade na qual um mineral apresenta a tendência natural de se romper em superfícies planas. Podem ser classificadas como:

Perfeita: micas – muscovita, biotita, grupo dos feldspatos – ortoclasio, microclinio, calcita, etc;

Distinta: fluorita, coríndon e rutilo;

Ausente: hematita, quartzo,etc.

FRATURA: maneira pela qual um mineral se rompe depois de sofrer uma pancada. As fraturas podem ser:

Planas: quando ocorre pelo menos segundo um plano perfeito de clivagem;

Irregular: característicos em minerais ausentes de clivagem (hematita);

Conchoidal: quando mostra concavidades em superfícies lisas e curvas, semelhantes à superfície interna de uma concha, é o caso do quartzo.

DUREZA: se relaciona com a resistência que a sua superfície oferece ao ser riscada. Pode ser medida baseando-se na escala de dureza relativa proposta por Mohs, conhecida como Escala de Mohs (tabela 2.3).

Tabela 2.3 – A escala de dureza de Mohs DUREZA PADRÃO COMPOISÇÃO QUÍMICA OBSERVAÇÕES

1 Talco Mg3Si4O10(OH)2 Risca-se com a unha 2 Gipsita CaSO4.2H2O Risca-se com plástico comum e prego 3 Calcita CaCO3 Risca-se com prego e canivete de aço 4 Fluorita CaF2 Risca-se com lima de aço e vidro de quartzo 5 Apatita Ca5(PO4)3(OH,F,Cl) Material constituinte de ossos de animais 6 Ortoclásio KAlSi3O8 Não se risca com prego. Dureza do vidro comum

7 Quartzo SiO2 Não se risca com canivete de aço e vidro comum

8 Topázio Al2SiO4(OH,F)2 Não se risca com lima de aço

9 Coríndon Al2O3 Material correspondente a abrasivo “alundum” 10 Diamante C Nenhum material pode riscar o diamante

DENSIDADE RELATIVA: o mesmo que peso específico. É uma das propriedades mais importantes utilizadas para a determinação de um mineral. Ela é expressa pela relação entre o peso do mineral e o de um volume igual de água a 4ºC. Pode ser determinada por vários métodos, utilizando-se de líquidos como a água ou outros líquidos orgânicos, como o bromofórmio (d=2,89) ou o iodeto de metileno (d=3,3).

TRAÇO: É a propriedade do mineral em deixar um “traço” colorido sobre uma superfície não polida de porcelana dura. A cor do pó fino deixada na porcelana representa o traço.

TENACIDADE: Representa a resistência que uma espécie mineral oferece para ser rompida, esmagada, curvada ou rasgada. Define o grau de coesão de determinado mineral. Podem-se encontrar diversos tipos: quebradiços ou friáveis (hematita, calcita), dúcteis (ouro nativo, chumbo nativo), sécteis (talco, cianita, gipsita), flexíveis (molibdenita), maleáveis (micas), coesos ou maciços (quartzo, diamante).

2.3) PROPRIEDADES FÍSICAS (ÓPTICAS) DOS MINERAIS

Estas propriedades são dependentes principalmente da incidência de luz sobre os minerais. São elas:

BRILHO: O brilho é a aparência geral na superfície dos minerais à luz refletida.

Esta propriedade é fácil de ser observada a olho nu ou à lupa. As expressões mais utilizadas são: brilho metálico e não metálico. Quando o brilho é não-metálico, podem-se fazer algumas subdivisões na classificação, tais como: adamantino (muito intenso, como o diamante), vítreo (de vidro), sub-vítreo (algo menos intenso que o vidro), perláceo (de pérola), resinoso (de resinas), sedoso (de seda), graxo (de graxas ou óleos), etc.

COR: A cor macroscópica está relacionada com a composição química do mineral e principalmente de como as ondas eletromagnéticas se interagem com o retículo cristalino. Nos minerais, a cor vai depender da absorção seletiva da luz por eles transmitida ou refletida.

DIAFANEIDADE: É o grau de transparência do mineral. Constitui a propriedade dos minerais de deixarem (ou não) que a luz os atravesse. Podem ser classificados em:

Transparente: o mineral é atravessado pela luz e o contorno de um objeto pode ser perfeitamente distinto através dele. (Ex.: quartzo);

Translúcido: O mineral é atravessado pela luz, não podendo, porém, os objetos serem vistos através dele. (Ex.: calcita);

Opaco: O mineral será opaco se a luz não o atravessar, mesmo os considerando em lâminas muito delgadas. (Ex.: hematita).

IRIDESCÊNCIA: Um mineral é iridescente quando mostra uma série de cores espectrais sobre sua superfície. Característicos em minerais metálicos (opacos).

PLEOCROÍSMO: Alguns minerais possuem uma absorção seletiva da luz nas diferentes direções cristalográficas, podendo assim aparecer com cores distintas quando vistos em diferentes direções na luz transmitida. Exemplos de minerais pleocróicos: andaluzita (amarela, verde oliva e marrom), cordierita (azul púrpura, amarela e branca).

REFRAÇÃO DA LUZ: Quando a luz entra em contato com um mineral (não- opaco), parte dela é refletida na sua superfície e outra parte penetra no mesmo, permitindo o fenômeno da refração da luz. Quando a luz passa de um meio menos denso para outro mais denso, por exemplo, do ar para um mineral, retarda-se sua velocidade. Esta mudança de velocidade é acompanhada pela alteração da direção em que a luz caminhava. A relação entre as duas velocidades (no ar e no mineral) é representada por n, o índice de refração. Quanto a alguns minerais particulares, como é o caso da calcita, existe uma particularidade quanto às características de refração da luz incidente. Quando um raio de luz penetra neste mineral desdobra-se em dois raios, cada um deles caminhando com uma velocidade característica e tendo assim o seu índice de refração próprio. Como o ângulo de refração será diferente para os dois raios, eles divergirão, ou seja, a luz sofre dupla-refração.

LUMINESCÊNCIA: Definida como qualquer emissão de luz por um mineral quando provocada por um agente externo ao meio natural, podendo ser produzida de várias maneiras inteiramente independentes entre si. Pode-se determinar os seguintes:

Fluorescência: quando a emissão de luz se dá quando o mineral é exposto aos raios ultra-violeta, raios-X, ou raios gama, cessando quando a fonte desses raios é interrompida;

Fosforescência: a luminescência perdura alguns instantes após a interrupção dos raios excitantes, característica da fluorita;

Triboluminescência: é a propriedade de diversos minerais que se tornam luminosos ao serem esmagados, riscados ou esfregados. (Ex.: fluorita, esfarelita, lepidolita, etc);

Termoluminescência: ocorre quando alguns minerais exibem luz visível ao serem aquecidos. (Ex.: fluorita, calcita, apatita, escapolita, lepidolita e alguns feldspatos).

2.3) PROPRIEDADES MAGNÉTICAS E ELÉTRICAS

São magnéticos os minerais que, em seu estado natural, são atraídos por um ímã. Os dois principais exemplos de minerais magnéticos são a magnetita (Fe3O4) e a pirrotita (FeS). Muitos outros minerais, especialmente os que contêm ferro em sua composição química, podem ser atraídos pelo ímã no campo magnético de um eletroímã eficiente. Por isto, o eletroímã (o mais comum deles é o Separador Eletromagnético Frantz – que será discutido mais tarde), é um meio importante para separar mistura de grãos de minerais pesados (areias ricas em minerais econômicos – por exemplo), os quais possuem suscetibilidades magnéticas diferentes.

A piezoeletricidade acontece quando um cristal desenvolve uma carga elétrica sobre a superfície, ao ser pressionado nas extremidades de um de seus eixos. Somente podem mostrar esta propriedade os minerais que se cristalizam em classes de simetria nas quais falta um centro de simetria. O quartzo é o mineral piezoelétrico mais importante, pois uma pressão relativamente leve paralela a um “eixo elétrico” (qualquer um dos três eixos a), produz carga elétrica.

Por fim, denomina-se piroeletricidade ao desenvolvimento simultâneo de cargas de eletricidade positiva e negativa nas extremidades opostas de um eixo cristalino, sob determinadas condições de alteração da temperatura. Esta propriedade é válida somente para os minerais que possuem um único eixo polar, como é o caso da turmalina.

2.4) PROPRIEDADES MORFOLÓGICAS

Entende-se por hábito de um mineral ou cristal a forma característica e comum, ou a combinação das formas em que o mineral pode se apresentar. O hábito do mineral inclui assim a configuração geral e as irregularidades de seu crescimento, se estas irregularidades são de ocorrência comum.

Podem ser determinados por vários fatores, dentre os quais citamos a natureza da solução, a velocidade de crescimento cristalino, e as condições de temperatura e pressão do ambiente.

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