MINERALOGIA Cristalografia¹.PDF - 1

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Unidade 2

Caracterização de sólidos do estado cristalino. Evidências da estrutura interna dos sólidos cristalinos. Eixos cristalográficos. Sistemas cristalinos: triclínico, monoclínico, ortorrômbico, tetragonal, hexagonal, trigonal (romboédrico) e cúbico ou isométrico. As trinta e duas classes de simetria cristalina.

Mineralogia

• Cristalografia morfológica – apesar de seu importante papel na evolução da mineralogia definindo os limites externos dos cristais, é hoje um campo científico encerrado.

• Cristalografia estrutural – se ocupa da estrutura, ou seja, da ordem tridimensional periódica das partículas que constituem o cristal.

• Cristalografia química – é o campo que estuda a relação entre a estrutura interna dos cristais e suas propriedades físicoquímicas.

• Cristalografia física – correlaciona as propriedades físicas dos minerais com sua estrutura cristalográfica fundamental.

A cristalografia tem ampla aplicação não só no entendimento de cristais naturais (mineralogia e gemologia), como também na fabricação de cristais sintéticos ou artificiais.

Estrutura Cristalina da Halita (NaCl)Cristal de Halita (NaCl)

Os minerais possuem um arranjo interno ordenado que é característico dos sólidos cristalinos.

Quando em condições favoráveis, eles podem ter superfícies planas e lisas, que assumem uma forma geométrica regular, conhecido como CRISTAL .

Hoje em dia, muitos dos cientistas usam o termo CRISTAL para definir qualquer sólido que possui uma estrutura interna ordenada, independentemente de este apresentar faces externa cristalina ou não. Na maioria das vezes, a presença de face cristalina é um acidente de crescimento e sua ausência não provoca modificações nas propriedades fundamentais do cristal.

O forte ordenamento atômico interno dos minerais geram formas geométricas extremamente simétricas.

Apatita Feldspato Diamante Quartzo

•Estados de agregação da matéria

• Gasoso (pequena quantidade de identidades – átomos, íons, moléculas e pequeno nº de colisões)

• Líquido (maior quantidade de identidades e maior nº de colisões)

• Sólido (grande aproximação dos constituintes e pouquíssimas colisões) 1cm³ de matéria sólida contém 10²² átomos, com distâncias de 10-16 m.

Gás Líquido

Sólido

•Matéria cristalinas e amorfas

• Cristal – quando os constituintes da matéria no estado sólido apresentam-se organizados em estruturas regulares e definidas.

Ex. a maioria dos minerais, sal, açúcar...

• Amorfo – quando os constituintes se distribuem de maneira aleatória e eventual, irregular, sem estrutura definida. Do ponto de vista estrutural as substâncias amorfas se assemelham aos líquidos.

Ex. vidro, alguns mineralóides...

Amorfo é geralmente aceito como o oposto de estrutura cristalina. Esta substância pode ser rígida, no entanto não possuem a estrutura de uma substância sólida.

As substâncias amorfas podem ser líquidas ou gasosas, já que não possuem estrutura atômica definida. Algumas substâncias comuns no dia-adia são amorfas, como o vidro, poliestireno ou até mesmo o algodão doce.

Estrutura cristalina do NaCl • Estrutura cristalina

A estrutura interna é a característica básica de um cristal, não importando a forma externa. Este é um fator de grande importância para a gemologia, já que as amostras são lapidadas.

Arranjo geométrico bem definido dos átomos, ou seja, agrupamentos que se repetem nas três direçõesdo espaço.

• Cristalografia estrutural

•Formação da estrutura cristalina •Cela unitária e retículo cristalino

• Simetria

•Classes de simetria

• Sistemas cristalinos

•Formas cristalinas

Cristais variam muitíssimo de tamanho, conforme as condições de ambiente para o crescimento. De nanocristais de diamante em meteoritos a gigantescos megacristais, como os cristais de selenita em Naica, México.

•Formação da estrutura cristalina

Uma rede é definida por um agrupamento periódico regular de pontos no espaço, uma abstração matemática.

A estrutura cristalina forma-se então com uma base de átomos ligados a cada ponto da rede (unidade estrutural): rede + base = estrutura cristalina.

•Rede = estrutura geométrica •Base = distribuição dos átomos em cada ponto da rede.

•Cela unitária

Estrutura mínima de um cristal que melhor enfoque a sua simetria e que possua o maior número de ângulos retos possível, ou maior número de ângulos iguais ou de arestas iguais.

A cela consiste num pequeno grupos de átomos que formam um modelo repetitivo ao longo da estrutura tridimensional (analogia com elos da corrente). É usada para especificar um dado arranjo de pontos em um retículo cristalino.

Cela Unitária

• Retículo cristalino

ARRANJO INTERNO: aparecimento de uma forma poliédrica com faces, arestas e vértices.

Comportamento de certas propriedades da matéria cristalina estão relacionadas ao arranjo interno das suas partículas.

Um retículo cristalino é um conjunto periódico no qual as celas unitárias são repetidas.

Estrutura cristalina é um arranjo de átomos reais, dinâmico e sujeito a imperfeições, enquanto o retículo espacial é simplesmente um conjunto de pontos no espaço, uma abstração geométrica.

Existem 14 retículos espaciais ou retículos de Bravais, modos de dispor os pontos no espaço, de tal forma que tenham sempre um mesmo ambiente.

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