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Geologia - 11º ano

Propriedades Físicas dos Minerais

Autor: José Castela

Escola

Data de Publicação: 16/05/2006

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Propriedades Físicas dos Minerais

Fundamentos Teóricos

Mineral é uma substância natural formada em resultado da interacção de processos geológicos em ambientes geológicos. Cada mineral é classificado e denominado não apenas com base na sua composição química, mas também na estrutura cristalina dos materiais que o compõem. Em resultado dessa distinção, materiais com a mesma composição química podem constituir minerais totalmente distintos em resultado de meras diferenças estruturais na forma como os seus átomos ou moléculas se arranjam espacialmente (como por exemplo a grafite e o diamante).

Os minerais variam na sua composição desde elementos químicos, em estado puro ou quase puro, e sais simples a silicatos complexos com milhares de formas conhecidas. Embora em sentido estrito o petróleo, o gás natural e outros compostos orgânicos formados em ambientes geológicos sejam minerais, geralmente a maioria dos compostos orgânicos é excluída. Também são excluídas as substâncias, mesmo que idênticas em composição e estrutura a algum mineral, produzidas pela actividade humana (como por exemplos os betões ou os diamantes artificiais). O estudo dos minerais constitui o objecto da mineralogia.

Propriedades físicas dos minerais

As propriedades físicas dos minerais resultam da sua composição química e das suas características estruturais. As propriedades físicas mais óbvias e mais facilmente comparáveis são as mais utilizadas na identificação de um mineral. Na maioria das vezes, essas propriedades, e a utilização de tabelas adequadas, são suficientes para uma correcta identificação. Quando não, tal não é possível, ou quando um elevado grau de ambiguidade persiste, como no caso de muitos isomorfos similares, a identificação é realizada a partir da análise química, de estudos de óptica ao microscópio petrográfico ou por difracção de raios X ou de neutrões. São as seguintes as propriedades físicas macroscópicas, isto é observáveis sem necessidade de equipamento sofisticado (por vezes designadas, por essa razão, por propriedades de campo):

• Cor — É uma característica extremamente importante dos minerais. Pode variar devido a impurezas existentes em minerais como o quartzo, o corindo, a fluorite, a calcite e a turmalina, entre outros. Noutros casos, a superfície do mineral pode estar alterada, não mostrando sua verdadeira cor. A origem da cor nos minerais está principalmente ligada à presença de iões metálicos, fenómenos de transferência de carga e efeitos da radiação ionizante. Eis alguns exemplos:

- Jade — esverdeado;

- Augite — verde-escuro a preto;

- Cassiterite — verde a castanho;

- Pirite — amarelo-ouro.

• Brilho — O brilho depende da absorção, refracção ou reflexão da luz pelas superfícies frescas de fractura do mineral (ou as faces dos seus cristais ou as superfícies de clivagem). O brilho é avaliado à vista desarmada e descrito em termos comparativos utilizando um conjunto de termos padronizados. Os brilhos são em geral agrupados em: metálico e não metálico ou vulgar. Diz-se que o brilho é não metálico, ou vulgar, quando não é semelhante aos dos metais, sendo característico dos minerais transparentes ou translúcidos. Dentro das grandes classes atrás apontadas, o brilho de um mineral pode ser descrito como:

  • Brilhos não metálicos:

    • Acetinado — brilho não metálico que faz lembrar o brilho do cetim; é característico dos minerais fibrosos;

    • Adamantino — brilho não metálico que, pelas suas características, nomeadamente a intensidade, se assemelha ao do diamante (são exemplos a pirargirite e a cerussite;

    • Ceroso — brilho não metálico que lembra o da cera (é exemplo a variscite);

    • Nacarado — brilho não metálico semelhante ao das pérolas (é exemplo a caulinite);

    • Resinoso — brilho não metálico que lembra o observado nas superfícies de fractura das resinas (é exemplo a monazite);

    • Vítreo — brilho não metálico que lembra o do vidro (são exemplos a fluorite, a halite e a aragonite);

  • Brilhos metálicos:

    • Metálico — brilho que se assemelha ao dos metais, sendo característico de minerais opacos como a galena, a calcopirite e a pirite;

    • Submetálico — brilho que faz lembrar o dos metais, mas não tão intenso, sendo característico dos minerais quase opacos como a cromite.

• Traço ou Risca — A cor do traço de um mineral pode ser observada quando uma louça ou porcelana branca é riscada. A clorite, a gipsite (gesso) e o talco deixam um traço branco, enquanto o zircão, a granada e a estaurolite deixam, comummente, um traço castanho avermelhado. O traço de um mineral fornece uma importante característica para sua identificação, já que permite diferenciar materiais com cores e brilhos similares.

• Clivagem — É a forma como muitos minerais se quebram seguindo planos relacionados com a estrutura molecular interna, paralelos às possíveis faces do cristal que formariam. A clivagem é descrita em cinco modalidades: desde pobre, como na bornite; moderada; boa; perfeita; e proeminente, como nas micas. Os tipos de clivagem são descritos pelo número e direcção dos planos de clivagem.

• Fractura — Refere-se à maneira pela qual um mineral se parte, excepto quando ela é controlada pelas propriedades de clivagem e partição. O estilo de facturação é um elemento importante na identificação do mineral. Alguns minerais apresentam estilos de facturação muito característicos, determinantes na sua identificação.

• Dureza — Expressa a resistência de um mineral à abrasão ou ao risco. Ela reflecte a força de ligação dos átomos, iões ou moléculas que formam a estrutura. A escala de dureza mais frequentemente utilizada, apesar da variação da dureza nela não ser gradativa ou proporcional, é a escala de Mohs, que consta dos seguintes minerais de referência (ordenados por dureza crescente):

  • 1 – Talco;

  • 2 – Gesso;

  • 3 – Calcite;

  • 4 – Fluorite;

  • 5 – Apatite;

  • 6 – Ortoclase;

  • 7 – Quartzo;

  • 8 – Topázio;

  • 9 – Corindo;

  • 10– Diamante.

• Densidade — É a medição directa da densidade mássica, medida pela relação directa entre a massa e o volume do mineral.

• Tenacidade — Mede a coesão de um mineral, ou seja, a resistência a ser quebrado, dobrado ou esmagado. A tenacidade não reflecte necessariamente a dureza, antes sendo dela geralmente independente: o diamante, por exemplo, possui dureza muito elevada (é o termo mais alto da escala de Mohs), mas tenacidade relativamente baixa, já que quebra facilmente se submetido a um impacto. A tenacidade dos minerais é expressa em termos qualitativos, utilizando uma linguagem padronizada:

  • Quebradiço – o mineral parte-se ou é pulverizado com facilidade;

  • Maleável – o mineral, por impacto, pode ser transformado em lâminas;

  • Séctil – o mineral pode ser cortado por uma lâmina de aço;

  • Dúctil – o mineral pode ser estirado para formar fios;

  • Flexível – o mineral pode ser curvado sem, no entanto, voltar à sua forma original;

  • Elástico – o mineral pode ser curvado, voltando à sua forma original quando o forçamento cessa.

• Magnetismo — Ocorre nos poucos minerais que devido à sua natureza ferromagnética são atraídos por um íman. Os exemplos mais comuns são a magnetite, a pirrotite e outros com elevado teor de metais que podem ser magnetizados após aquecimento, como o manganês, o níquel e o titânio.

• Peso específico — É a relação do peso de um mineral quando comparado com o peso de igual volume de água. Para isto, o mineral deve ser pesado imerso em água e ao ar. O processo utiliza a balança de Jolly, aplicando a seguinte fórmula:

onde b é o peso do mineral fora da água; a a referência inicial da balança ou calibragem em zero; e C o peso do mineral dentro da água. Assim, por exemplo, se um mineral tem densidade 3,0 determinada pelo processo descrito, tal significa que ele pesa três vezes mais que igual volume de água.

• Sistema cristalino — A forma do cristal é muito importante na identificação do mineral, pois ela reflecte a organização cristalina da estrutura dos minerais e dá boas indicações sobre o sistema de cristalização do mineral. Algumas vezes o cristal é tão simétrico e perfeito nas suas faces que coloca em dúvida a sua origem natural. Porém, os cristais perfeitos são muito raros, pelo que a maioria dos cristais apenas desenvolve algumas de suas faces.

Material e Métodos

Material:

- Quartzo com diferentes colorações;

- Pirite;

- Malaquite;

- Gesso fibroso e hialino;

- Calcite;

- Hematite.

- Placa de vidro

- Faca

- Martelo Geólogo

Procedimento:

1) Observe as cores dos diferentes minerais e agrupe-os de acordo com o seguinte critério:

        - Minerais que apresentam sempre a mesma cor (idiocromáticos)

        - Minerais de cor variável (alocromáticos)

2) Friccione cada uma das amostras numa placa de porcelana fosca. Registe a cor do pó do traço (risca) que fica sobre a porcelana. 

3) Faça os registos que achar convenientes.

4) No sentido de sistematizar e integrar as observações que efectuou, organize uma tabela de dupla entrada adequada ao trabalho realizado.

Resultados

Chave Dicotómica:

Nesta actividade experimental procurou-se classificar alguns minerais em estudo. Para tal foi feito o levantamento de várias características tais como a risca, a cor, o brilho, a dureza e a clivagem. Observaram-se alguns minerais com propriedades ópticas iguais ou semelhantes mas com propriedades mecânicas bastante diferentes. Por exemplo: os quartzos, as calcites e os gessos têm risca igual, cores dentro das mesmas tonalidades, brilho não metálico (embora que diferente), mas possuem durezas muito diferentes, tendo o Quartzo dureza 7 e os Gessos dureza 2. Pôde observar-se também que há minerais que se apresentam sempre na mesma cor (idiocromáticos) e outros que variam muito na sua cor dependendo da composição (alocromáticos). Por vezes a risca nada tem que ver com a cor do mineral, como por exemplo a hematite que tem cor cinza escuro e faz uma risca vermelha. Sem certezas de relação, os dados indicam que os minerais mais duros de um modo geral apresentam fractura e não clivagem.

Conclusão

Com esta actividade pode concluir-se que há inúmeros minerais com características muito diferentes. Como tudo na vida, os minerais carecem duma organização pormenorizada para estarem todos bem classificados no seu grupo. Para isso há uma série de propriedades físicas que nos ajudam a efectuar essa organização. Estudámos apenas a cor, risca, brilho, dureza, clivagem e fractura mas foram suficientes para nos apercebermos dos minerais que tínhamos diante de nós. Para a cor podem ser classificados em idiocromáticos ou alocromáticos, de acordo com o número de cores que um mineral pode apresentar. Quanto ao brilho podem ser agrupados em brilho metálico, sub metálico e não metálico, tendo este último grupo uma grande variedade de sub tipos de brilho. Em relação à dureza, com a ajuda da Escala de Mohs e de alguns objectos, podemos verificar e ordenar os minerais por grau de dureza. Quanto se desfere uma pancada num mineral há dois tipos de separação das partículas: clivagem segundo planos de clivagem e fractura ao acaso.

Em conclusão, os minerais podem ser parecidos exteriormente mas serem bem diferentes interiormente, e o oposto também se verifica. Para classificar minerais é necessário um estudo preciso e rigoroso para que, por exemplo, não aconteçam erros graves ao nível da construção civil nos dias de hoje. Quanto mais elevado for o conhecimento acerca dos minerais, mais e melhor se pode fazer pelo nosso Planeta.

Anexos

Bibliografia

- www.google.pt

- www.wikipedia.com

- www.educacional.br

- www.geocities.com

- www.triplov.com

- Diciopédia 2004 – Porto Editora

- “Terra, Universo de Vida” – 2ª Parte - Geologia

José Castela

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