Conceitos básicos de cristalografia e Mineralogia

Conceitos básicos de cristalografia e Mineralogia

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Materiais sólidos, naturais ou não, com arranjo tridimensional periódico de suas partículas constituintes.

a, b, c são cristais, déum sólido amorfo (matéria não cristalina).

(forma externa xarranjo interno)

Cristal: forma externa éreflexo de seu arranjo atômico ordenado.

Cristal édefinido por faces (F), arestas (A) e vértices (V), onde F + V = A + 2.

Desenvolvimento uniforme e não-uniforme dos cristais

“os ângulos entre faces equivalentes de cristais da mesma substância, medidos àmesma temperatura, são constantes”.

Por essa razão a morfologia cristalina éuma ferramenta valiosa na identificação mineral. Um mineral pode ser encontrado em cristais de formas e tamanhos variáveis, mas os ângulos entre pares de faces correspondentes ésempre o mesmo.

Cela unitária e Sistemas cristalinos

-Dizer que cristais possuem arranjo atômico ordenado significa assumir que os átomos se dispõem de maneira regular, e que, portanto, sua posição na estrutura cristalina éprevisível e repetitiva.

-Em qualquer parte da estrutura cristalina, a vizinhança de um dado átomo é sempre a mesma, de tal maneira que épossível identificar uma porção mínima dessa estrutura que retém as características do todo. Essa porção mínima da estrutura cristalina éa CELA (CÉLULA) UNITÁRIA, e o cristal, seja ele mineral ou não, éformado pelo empilhamento tridimensional de celas unitárias idênticas.

-Não hárotação ou qualquer outra operação, além da translação envolvendo a posição de uma cela e as demais.

Bravaisdemonstrou que existem sete tipos geométricos possíveis de celas unitárias. Cada um desses tipos difere dos demais por suas dimensões relativas, chamadas a, b ec (parâmetros de cela) e pelos ângulos formados por essas dimensões, sendo que o ângulo ab échamado γ, ac = βe bc = α.

Existem celas unitárias constituídas por átomos ou grupos de átomos apenas nos seus vértices; são ditas primitivas e designadas como do tipo P, em número de sete. Somam-se a elas outras sete que apresentam, adicionalmente, átomos ou grupos de átomos, quer no centro da célula unitária, sendo ditas de corpo centrado e designadas como do tipo I; quer nos centros de duas faces opostas, ditas de duas faces centradas e designadas como do tipo C (ou B ou A, dependendo da posição das faces); ou ainda nos centros de todas as faces e ditas de todas as faces centradas e designadas como do tipo F. Todos esses tipos constituem os chamados “14 retículos espaciais de Bravais”.

O sistema cristalinoagrupa cristais de celas unitárias do mesmo formato. Existem 7 sistemas cristalinos.

Como os cristais são formados pela repetição, nas três dimensões, de uma unidade de estrutura, o seu aspecto externo depende, em parte, da forma dessa unidade. Ele também depende das condições nas quais os cristais crescem. Essas condições incluem todas as influências externas como temperatura, pressão e disponibilidade de espaço aberto para crescer livremente, dentre outros.

MINERAL: substância com composição química definida dentro de certos limites, cristalizada e originada naturalmente por meio de processos geológicos inorgânicos, na Terra ou em corpos extraterrestres. MINERAL NATURAL SÓLIDOINORGÂNICO

ex: minério de ferroex: areia comum ex: sal de rocha
(hematita, FeO)(quartzo, SiO) (halita, NaCl)
NÃO-MINERALARTIFICIALLÍQUIDO ou GÁSORGÂNICO
ex: ferro-gusaex: água do mar / oxigênio ex: carvão / pérola
(Fe)(HO + sais) (O) (C) (CaCO)

Outros termos relacionados: minério, jazida, mina, gema...

Como obter composições e estruturas dos minerais?

Composiçõesdos minerais podem ser obtidas por química via úmida, fluorescência de raios-x, microssonda eletrônica, absorção/emissão atômica, plasma (ICP), ativação neutrônica, Mossbauer...

Composição química dos minerais

A investigação dos minerais estáintimamente ligada à química inorgânica, cujo domínio abrange os 87 elementos químicos naturais.

No entanto, o número de minerais atualmente conhecidos é maior que 4.0, e apenas cerca de 50 novos minerais são descobertos a cada ano. Esta aparente disparidade entre o número quase infinito de compostos inorgânicos e o número de minerais encontrados pode ser compreendida pela análise do fato de que apenas oito elementos químicos ocorrem na crosta terrestre em quantidades superiores a 1,0%. Esses oito elementos reunidos constituem cerca de 9% da massa da crosta , sendo o oxigênio, de longe, o mais abundante.

Essa predominância éainda mais aparente quando os valores de porcentagem em peso são recalculados para porcentagem em volume. Se os volumes dos íons mais comuns são considerados, o oxigênio constitui cerca de 94% do volume total da crosta. Sob essa ótica, a crosta da Terra consiste, essencialmente, de um empacotamento denso de oxigênio com elementos intersticiais, principalmente o silício, que éo segundo elemento mais comum na crosta.

Dentre os minerais conhecidos, pouco mais que 40 são os constituintes principais das rochas mais comuns e são denominados minerais formadores de rocha ou minerais petrográficos. Obviamente, os silicatos são os minerais formadores de rocha mais abundantes.

3 % em volume da crosta continental97 % em volume da crosta continental

Ex: olivina -Cátions ferro e magnésio tem cargas e tamanhos semelhantes e podem se substituir em quaisquer proporções no mesmo mineral

Forsterita (Mg+2)-Faialita(Fe+2)

Fo Fa

Polimorfismo

Diferentes estruturas para compostos com a mesma composição química ⇒⇒⇒⇒diferentes minerais, com propriedades físicas diferentes.

Depende de T e P.Depende de T e P.

CaCO3 Al2SiO5

C SiO2

AlteraçãoIncrustação

Pseudomorfismo

A existência de um mineral com a forma externa de outro é conhecida como pseudomorfismo.

A composição química e a estrutura de um pseudomorfo pertencem a uma espécie mineral, enquanto a forma cristalina corresponde a outra. Pseudomorfos são classificados de acordo com seu modo de formação:

Ex.1 (alteração):pirita FeS2 altera-se para limonita FeO.OH.nH2O, porém, preservando todas as feições externas da pirita. Um cristal desse tipo édescrito como pseudomorfo de limonita sobre a pirita .

Ex.2 (incrustação):quartzo incrustando cubos de fluorita.

Estruturas3D obtidas por difração de raios-x

Aproveitamento econômico: Minerais-minérios (Aproveitados para extração de um ou mais elementos químicos)

•Hematita (Fe2O3) e magnetita (Fe3O4) -Ferro

• Galena (PbS)- Chumbo

• Calcopirita (CuFeS2)- Cobre

• Pirolusita (MnO2)- Manganês

• Cassiterita (SnO2)- Estanho

• Scheelita (CaWO4)- Tungstênio

Hematita Galena

Cassiterita

Pirolusita Scheelita

Aproveitamento econômico: Minerais Industriais (Matérias primas para a indústria)

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