Mineralogia

INTRODUÇÃO

A mineralogia é o ramo das Ciências Geológicas que se dedica ao estudo dos minerais como um todo, podendo ser divida em vários ramos. Tendo como suas propriedades principais físicas, químicas e óticas. A sua composição química e estrutura cristalina é uma de suas principais características. A mineralogia é dividida em cinco grupos que são eles: cristalografia, mineralogia física, mineralogia óptica, difratometria e mineralogia química.

CRISTALOGRAFIA

É a ciência que se dedica ao estudo da forma interna e externa dos cristais. A cristalografia é uma ciência relativamente recente. Foi René Just Hauy, que viveu nos finais do século XVIII, quem consegui que a cristalografia se tornasse uma ciência matemática exata, a partir da classificação de cristais de determinadas formas. Christian Westfeld (1746-1823) definiu o conceito de célula unitária. Christian Weiss (1780-1856) classificou os cristais nos diferentes sistemas cristalográficos, que são atualmente utilizados, e em 1848 Auguste Bravais (1811-1863) demonstrou que existem apenas 14 maneiras diferente de preencher todo o espaço com unidades que se repetem e que não deixem vazios ou sobreposições, essas unidades são conhecidas como redes de Bravais.

A cristalografia moderna tem por objetivo o conhecimento da estrutura dos materiais a nível atômico, independentemente do seu estado físico e de sua origem, e das relações entre essa estrutura e suas propriedades. Esta definição foi se estabelecendo a partir de 1911, quando a primeira experiência de difração de raios-x foi realizada no laboratório de Max Von Laue, tendo como resultado duas descobertas fundamentais: a natureza eletromagnética dos raios-x e a natureza descontínua da matéria. Estabeleceu-se, desta forma, o fato de todos os materiais serem constituídos por átomos e/ou moléculas que, nos cristais, apresentam distribuição periódica tridimensional definindo uma rede tridimensional de difração para raios-x de comprimento de onda de 1ª, o retículo cristalino.

Entretanto, materiais que apresentam ordem apenas bi ou monodimensional apresentam padrões de difração típicos e podem ser analisados por técnicas difratométricas. Finalmente, partículas de dimensões adequadas, dispersas em um meio de densidade eletrônica diferente, apresentam efeitos de espalhamento que podem ser observados utilizando-se a técnica de espalhamento de raios-x a baixo ângulo, usualmente conhecida por sua sigla SAXS. Nêutrons ou elétrons, com comprimento de onda associado adequado, também são utilizados com a finalidade de caracterização estrutural de materiais.

Antes do uso de técnicas de difração de raios-x, a cristalografia estudava os cristais baseando-se nas suas propriedades geométricas, isto é, sua simetria e sua regularidade. A técnica de difração de raios-x serve não apenas para determinar a estrutura dos cristais, que foi sua principal utilização no início, mas também para vários outros objetivos com análise química de amostras, determinação da orientação cristalina e estudar o equilíbrio de fases. A cristalografia de raios-x também tem varias aplicações em outras áreas como medicina, biologia e engenharia.

Outras técnicas foram desenvolvidas para estudar outras características dos materiais que não podiam ser estudadas com os raios x, as principais são a difração de elétrons e a difração de nêutrons.

Difração de elétrons: os elétrons se diferenciam dos raios-x por terem um poder de penetração menor e terem carga elétrica não nula. Ideal para estudar as propriedades das superfícies dos materiais.

Difração de nêutrons: os nêutrons possuem um pequeno momento magnético, e alto poder de penetração. Ideal para estudar as propriedades magnéticas da matéria e determinar a posição de átomos leves numa estrutura, principalmente os átomos de hidrogênio.

MINERALOGIA FÍSICA

É o estudo da propriedade físicas dos minerais. As propriedades físicas são muito importantes para a determinação rápida dos minerais, pois a maioria deles podem ser reconhecidos pela vista ou mediante ensaios simples. O estudo destas propriedades possibilita também deduções relativas à estrutura cristalina e composição química dos minerais. Além disso, alguns minerais devem sua utilização técnica exclusivamente a suas propriedades físicas, por exemplo, a alta dureza do diamante é responsável pela sua utilização eficiente como abrasivo. As qualidades lubrificantes do talco e da grafita resultam da sua baixa dureza e da facilidade com que se partem ao longo de superfícies de clivagem. As principais propriedades físicas dos minerais são:

CLIVAGEM: A clivagem é a tendência do mineral de se romper ao longo de superfícies planas definidas. Ela depende da sua estrutura cristalina e ocorre somente paralelamente aos planos de átomos. A clivagem nos minerais pode variar de acordo com a qualidade ou perfeição e com o número e direção dos planos de clivagem. Exemplos de minerais com clivagem: Muscovita, Galena, Calcita, Fluorita e Topázio.

PARTIÇÃO: Certos minerais, quando sujeitos a tensão ou pressão, desenvolvem planos de menor resistência estrutural ao longo dos quais podem romper-se subsequentemente. Quando se produzem superfícies planas em um mineral por meio de seu rompimento ao longo dos tais planos predeterminados, diz-se que o material tem uma Partição. A partição distingue-se da Clivagem por não ser constante e não depender da estrutura interna dos minerais, ou seja, nem todas as amostras de uma mesma espécie exibirão a partição. Exemplos de minerais que podem ter partição: Hematita, Magnetita, Coríndon e Diopsídio.

FRATURA: A maneira pela qual um mineral se rompe, quando isto não se produz ao longo de superfícies de clivagem ou de partição, é denominada de Fratura. Os principais tipos de fraturas observadas nos minerais são: Concóide, é quando a fratura tem superfícies lisas e curvas semelhantes à superfície interna de uma concha, exemplo, Quartzo, Calcedônia e Opala. Serrilhada, é quando a fratura apresenta superfície denteada e irregular com bordas cortantes, exemplo, Ouro, Prata, e Cobres nativos. Desigual, é quando um mineral sem rompe formando superfícies rugosas e irregulares. É o tipo mais