Objetivos da lição

• Descrever as características que todos os minerais compartilham.
• Identificar os grupos nos quais os minerais são classificados e suas características.

Vocabulário

• composto químico
• cristal
• inorgânico
• mineral
• silicatos

Introdução

Os minerais são categorizados com base em sua composição química. Devido às semelhanças na composição, os minerais dentro de um mesmo grupo podem ter características semelhantes.

O que é um mineral?

Os minerais estão por toda parte! A Figura 2.1 abaixo mostra alguns itens domésticos comuns e os minerais usados para fazê-los. O sal que você borrifa na comida é o mineral halita. A prata nas joias também é um mineral. Tacos de beisebol e quadros de bicicletas contêm minerais. Embora o vidro não seja um mineral, ele é produzido a partir do mineral quartzo. Os cientistas identificaram mais de 4.000 minerais na crosta terrestre. Alguns são comuns, mas muitos são incomuns.

Os geólogos têm uma definição muito específica para minerais. Um material é caracterizado como mineral se atender a todas as seguintes características. Um mineral é um sólido cristalino inorgânico. Um mineral é formado por processos naturais e tem uma composição química definida. Os minerais podem ser identificados por suas propriedades físicas características, como estrutura cristalina, dureza, estrias e clivagem.

Sólido Cristalino

Os minerais são sólidos cristalinos. Um cristal é um sólido no qual os átomos estão dispostos em um padrão regular e repetitivo (Figura 2.2 abaixo). O padrão dos átomos em diferentes amostras do mesmo mineral é o mesmo. O vidro é um mineral? Sem uma estrutura cristalina, mesmo o vidro natural não é um mineral.

Substâncias inorgânicas

As substâncias orgânicas são compostos à base de carbono produzidos por criaturas vivas e incluem proteínas, carboidratos e óleos. As substâncias inorgânicas têm uma estrutura que não é característica dos corpos vivos. O carvão é feito de restos de plantas e animais. É um mineral? O carvão é classificado como uma rocha sedimentar, mas não é um mineral.

Processos naturais

Os minerais são produzidos por processos naturais, aqueles que ocorrem na Terra ou na Terra. Um diamante criado nas profundezas da crosta terrestre é um mineral. Um diamante criado em um laboratório pela colocação de carbono sob altas pressões é um mineral? Não. Não compre um “diamante” feito em laboratório para joias sem perceber que não é tecnicamente um mineral.

Composição química

Quase toda (98,5%) da crosta terrestre é feita composto por apenas oito elementos – oxigênio, silício, alumínio, ferro, cálcio, sódio, potássio e magnésio – e esses são os elementos que constituem a maioria dos minerais.

Todos os minerais têm uma composição química específica. a prata mineral é composta apenas de átomos de prata e o diamante é feito apenas de átomos de carbono, mas a maioria dos minerais é composta de compostos químicos. Cada mineral tem sua própria fórmula química. Halita, ilustrada na Figura 2.2 acima, é NaCl (cloreto de sódio ). O quartzo é sempre feito de dois átomos de oxigênio ligados a um átomo de silício, SiO2. Se um mineral contém qualquer outro elemento em sua estrutura cristalina, não é quartzo.

Um mineral duro contendo carbono ligado covalentemente é o diamante , mas um mineral mais macio que também contém cálcio e oxigênio junto com o carbono é a calcita (Figura abaixo).

Alguns minerais possuem uma variedade de composição química. A olivina sempre tem silício e oxigênio, bem como ferro ou magnésio ou ambos, (Mg, Fe) 2SiO4.

Propriedades físicas

As propriedades físicas dos minerais incluem:

• Cor: a cor do mineral.
• Raia: a cor do pó do mineral.
• Brilho: a forma como a luz se reflete na superfície do mineral.
• Gravidade específica: quão pesado é o mineral em relação ao mesmo volume de água.
• Clivagem: a tendência do mineral de quebrar em superfícies planas.
• Fratura: o padrão em que um mineral se quebra.
• Dureza: quais minerais ele pode arranhar e quais minerais podem arranhar.

Como as propriedades físicas são usadas para identificar minerais é descrito na lição na formação mineral.

Grupos minerais

Os minerais são divididos em grupos com base na composição química. A maioria dos minerais se encaixa em um dos oito grupos de minerais.

Minerais de silicato

Os cerca de 1.000 minerais de silicato constituem mais de 90% da crosta terrestre. Os silicatos são de longe o maior grupo mineral. Feldspato e quartzo são os dois minerais de silicato mais comuns. Ambos são minerais formadores de rocha extremamente comuns.

O bloco de construção básico para todos os minerais de silicato é o tetraedro de sílica, ilustrado na figura abaixo. Para criar a grande variedade de minerais de silicato, essa estrutura em forma de pirâmide costuma ser ligada a outros elementos, como cálcio, ferro e magnésio.

Os tetraedros de sílica se combinam de seis maneiras diferentes para criar diferentes tipos de silicatos (Figura abaixo de). Os tetraedros podem ficar isolados, formar círculos conectados chamados anéis, ligar-se em cadeias simples e duplas, formar grandes placas planas de pirâmides ou unir-se em três dimensões.

Elementos nativos

Elementos nativos contêm átomos de apenas um tipo de elemento. Apenas um pequeno número de minerais é encontrado nesta categoria. Alguns dos minerais deste grupo são raros e valiosos. Ouro, prata, enxofre e diamante são exemplos de elementos nativos.

Carbonatos

A estrutura básica do carbonato é um átomo de carbono ligado a três átomos de oxigênio. Os carbonatos incluem outros elementos, como cálcio, ferro e cobre. Calcita (CaCO3) é o mineral de carbonato mais comum (Figura abaixo).

Azurita e malaquita, mostradas na Figura abaixo, são carbonatos que contêm cobre em vez de cálcio.

Halogenetos

Minerais halogenados são sais que se formam quando a água salgada evapora. Halite é um mineral halogenado, mas o sal de cozinha não é o único halogeneto. Os elementos químicos conhecidos como halogênios (flúor, cloro, bromo ou iodo) se ligam a vários átomos metálicos para formar minerais de haleto (consulte a Figura abaixo).

Óxidos

Os óxidos contêm um ou dois elementos metálicos combinados com o oxigênio. Muitos metais importantes são encontrados como óxidos. Hematita (Fe2O3), com dois átomos de ferro para três átomos de oxigênio, e magnetita (Fe3O4) (Figura abaixo), com três átomos de ferro para quatro átomos de oxigênio, são ambos óxidos de ferro.

Fosfatos

Os minerais fosfato são semelhantes na estrutura atômica aos minerais de silicato. Nos fosfatos, o fósforo, o arsênico ou o vanádio se ligam ao oxigênio para formar um tetraedro. Existem muitos minerais diferentes no grupo fosfato, mas a maioria é rara (Figura abaixo).

Sulfatos

Os minerais de sulfato contêm átomos de enxofre ligados a átomos de oxigênio. Como os haletos, eles se formam onde a água salgada evapora. O grupo do sulfato contém muitos minerais diferentes, mas apenas alguns são comuns.

O gesso é um sulfato comum com uma variedade de aparências (Figura abaixo). Alguns cristais de gesso gigantescos de 11 metros foram encontrados. Isso é quase tão longo quanto um ônibus escolar!

Sulfetos

Os sulfetos são formados quando os elementos metálicos se combinam com o enxofre. Ao contrário dos sulfatos, os sulfetos não contêm oxigênio. A pirita, ou sulfeto de ferro, é um mineral de sulfeto comum conhecido como ouro de tolo. As pessoas podem confundir pirita com ouro porque os dois minerais são brilhantes, metálicos e de cor amarela.

Resumo da lição

• Para uma substância ser um mineral, ela deve ser um sólido cristalino inorgânico de ocorrência natural que possui uma composição química e estrutura cristalina características.
• Os átomos nos minerais são organizados em padrões regulares e repetitivos que podem ser usados para identificar aquele mineral.
• Os minerais são divididos em grupos com base em sua composição química.
• A característica química de cada grupo é: elementos nativos – apenas um elemento; silicatos – tetraedro de sílica; fosfatos – tetraedro de fosfato; carbonatos – um átomo de carbono com três átomos de oxigênio; haletos – um halogênio ligado a um átomo metálico; óxidos – um metal combinado com oxigênio; sulfatos – enxofre e oxigênio; sulfetos – metal com enxofre, sem oxigênio.

Perguntas de revisão

1. O que é um cristal?
2. Quais elementos todos os minerais de silicato contêm?
3. Obsidiana é um vidro que se forma quando a lava esfria tão rapidamente que os átomos não têm a chance de se organizar em cristais. A obsidiana é um cristal? Explique seu raciocínio.
4. Quais são os oito principais grupos minerais?
5. O que é o mesmo em todos os minerais do grupo silicato? O que há de diferente neles?
6. Uma amostra tem uma composição química com uma proporção de dois átomos de ferro para três átomos de oxigênio. Outra amostra tem uma composição química com uma proporção de três átomos de ferro para quatro átomos de oxigênio. Eles contêm os mesmos elementos: são o mesmo mineral?
7. Como o grupo de minerais dos elementos nativos difere de todos os outros grupos de minerais?
8. Em uma viagem ao museu de história natural você encontra dois minerais de cor semelhante. Você pode ver em suas fórmulas químicas que um mineral contém os elementos zinco, carbono e oxigênio. O outro mineral contém os elementos zinco, silício, oxigênio e hidrogênio. Seu amigo lhe disse que os minerais estão no mesmo grupo de minerais. Você concorda? Explique seu raciocínio.

Leituras adicionais / Links suplementares

Pontos a considerar

• Por que é obsidiana, um vidro natural que se forma a partir de lava de resfriamento, não um mineral?
• Por que os diamantes feitos em um laboratório não são minerais?
• O carvão, formado principalmente de plantas em decomposição, é um mineral? É uma rocha?
• Os artistas costumavam moer o mineral azurita para fazer pigmentos coloridos para tintas. A azurita em pó ainda é cristalina?