Artigo sobre o mineral Galena

1. Introdução

A galena é um mineral de sulfeto de chumbo (II) com a fórmula PbS, composta de 86,6% de chumbo e 13,4% de enxofre e usualmente, apresenta prata em sua composição devido mistura com minerais de prata como a argentita. É o principal e mais antigo minério de chumbo, na verdade, acredita-se que o chumbo foi o primeiro metal a ser processado a partir de um minério, arqueologistas encontraram estátuas e contas de chumbo datadas em 6500 A.C. na região que hoje se localiza a Turquia. [1, 2] Os antigos romanos utilizavam a galena para fazer tubulações de encanamentos internos de chumbo devido a facilidade da fusão do minério. Por isso, as palavras em inglês plumber e plumbing (encanador e encanamento, respectivamente) derivam de plumbum, chumbo em latim. [2] A galena é um mineral primário, ao sofrer oxidação gera os minerais secundários, a cerussita (PbCO3) e anglesita (PbSO4). A galena foi assim denominada por Plínio o Ancião na Grécia Antiga, e o nome vem do grego galene e significa minério de chumbo. A galena, além de ser uma fonte importante de chumbo, é um mineral semicondutor, pois seu band gap é pequeno, cerca de 0,4 eV e essa propriedade foi explorada na utilização como diodo de ponto de contato em rádios sem fio. O chumbo metálico é empregado para obter o PbCO3, um corante branco usado em pinturas, e os óxidos PbO e Pb3O4 usados na fabricação de vidro e verniz para cerâmicas. O chumbo também é usado em roupas de proteção para radioatividade e pode ser aliado com estanho em soldas e ligas de baixo ponto de fusão envolvendo bismuto e estanho. [1]

2. Propriedades Físicas

A galena pode ser identificada através da cor chumbo característica, brilho metálico e o hábito do mineral, que normalmente se apresenta na forma de cristais cúbicos ou octaédricos. As peças recém quebradas apresentam clivagem perfeita em três direções que se cruzam em 90°. Ainda, o mineral é denso por possuir chumbo como elemento primário. [2]

Tabela 1 - Propriedades físicas da galena [3, 4]

Fórmula química PbS

Propriedades ópticas Isotrópica, opaca, índice de refração = 3,91

Clivagem e formas comuns dos cristais Perfeita {001}; Cubos, octaedros, combinação entre cubos e octaedros, raramente dodecaedros.

Fratura Sub – conchoidal

Cor Cinza – chumbo

Diafaneidade Opaca

Brilho Metálico

Traço Cinza – chumbo

Dureza 2,5

Geminação Penetração e geminação de contato em {111}, lamelar e deformações geminais em outros planos

Figura 1 – A - Clivagem de fragmentos de galena [2] B - Amostra de galena formada junto com siderita. [5]

3. Química

As impurezas mais comuns são prata, cobre, ferro, bismuto, antimônio, arsênio, cádmio e zinco. A prata consegue substituir o chumbo na estrutura da galena ou se apresentar na forma de minúsculos grãos na estrutura, levando à denominação de galena argentífera. A obtenção de chumbo através da galena costuma gerar prata como produto secundário. Essa forma do mineral torna a superfície de clivagem curva devido perturbação do retículo cristalino. Em certos casos, o enxofre pode ser substituído por selênio. [2]

Figura 2 – Galena argentífera da região de Coeur d’Alene, Idaho [2]

Tabela 2 – Composição de amostras de galena de diferentes localidades descoberta através de análise com micro-sonda de elétrons. [6]

Província de Katanga, Congo Mina de Barrow, Inglaterra Galena pura

Pb 86,5 85,9 86,6

Cu 0,007 Traço -

Sb - 0,7 -

Bi - 0,2 -

S 13,31 12,6 13,4

Total 99,88 99,4 100

4. Estrutura

A estrutura da galena é uma estrutura cúbica na qual cada cátion de chumbo divalente é hexa-coordenado com os ânions de enxofre formando uma cela unitária muito fechada, semelhante a estrutura da halita. Esse formato gera o hábito cúbico e origina as clivagens nas três direções. [3]

Figura 3 – Estrutura da galena [2, 7]

Tabela 3 –Coordenadas atômicas para a galena [8]

Átomo x/a y/b z/c

Pb 0 0 0

S 0,5 0,5 0,5

Figura 4 – Difração de Raios X para a Galena [9]

Tabela 4 – Picos de Difração de Raios X calculados e observados para a galena, com destaque para o pico principal [9]

Observado Calculado

2θ Distância interplanar 2θ Distância interplanar Diferença

2θ h k l

26,034 3,429 26,041 3,428 0,007 1 1 1

30,145 2,969 30,147 2,969 0,002 2 0 0

43,126 2,099 43,124 2,099 -0,002 2 2 0

51,042 1,790 51,041 1,790 -0.001 3 1 1

53,482 1,714 53,482 1,714 0 2 2 2

62,589 1,484 62,592 1,484 0.003 4 0 0

68,953 1,362 68,944 1,362 -0,009 3 3 1

70,997 1,328 70,998 1,328 0,001 4 2 0

78,992 1,212 78,995 1,212 0,003 4 2 2

84,841 1,143 84,842 1,143 0,001 5 1 1

Tabela 5 - Informações cristalográficas