UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA ... inicialmente como um meio prático para chegar ao...
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Origem da mineralogia como ciência
Prof Karine P. Naidek
Fevereiro/2016
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS DEPARTAMENTO DE QUÍMICA - DQMC
Mineralogia
A Mineralogia é o ramo das Ciências Geológicas que se
dedica ao estudo dos minerais, através das suas
propriedades, constituição, estrutura,
gênese e modos de ocorrência.
Considerada inicialmente como um meio prático para chegar ao
conhecimento de substâncias minerais úteis, tinha uma característica
puramente utilitária, não constituindo uma verdadeira ciência mas
"uma arte de distinguir os minerais".
Este conceito foi evoluindo e atualmente a Mineralogia preocupa-se:
* não só com os minerais úteis, ou com importância econômica (minérios) mas com
todas as substâncias mineralizadas;
* não só com as suas formas cristalinas mas, também, com as suas propriedades
físicas, químicas e estruturais;
* procura, para além disso, a relação entre as formas cristalinas e essas propriedades,
lugares de origem e associações mais características para, a partir de todos estes
elementos procurar reconstituir a sua gênese.
Atualmente existem cerca de
4700 espécies de minerais catalogadas
pela International Mineralogical
Association.
Destes, talvez 150 possam ser
chamados "comuns“, outros 50 são
"ocasionais," e os restantes são "raros"
ou "extremamente raros“.
Apesar de ser um campo da ciência relativamente recente, quando
comparada com a Astronomia, a Física ou a Matemática, a Mineralogia, não obstante
só se ter individualizado como ramo definido do conhecimento humano a partir do
século XVIII, tem desempenhado papel importante no desenvolvimento da
Civilização.
Os minerais exerceram sempre atração especial sobre o Homem primitivo cuja
atenção teria sido, naturalmente, despertada pelas cores brilhantes, transparência e
outras propriedades físicas dos minerais.
Breve Histórico da Mineralogia
A primeira publicação mineralógica, com
uma certa sistematização, intitulada “De Natura
Fossilium”, da autoria do sábio alemão Georges
Agricola, foi publicada em 1556.
O mesmo autor, dez anos mais tarde,
apresentou a obra "De Re Metallica" que
constituiu a primeira exposição pormenorizada
sobre a "Arte de Minas e Metalurgia".
Esta obra contém, além da descrição de
técnicas e de métodos, considerações
genéticas e observações sobre alteração
superficial de minerais, constituindo assim o
primeiro registo mineralógico que, durante
mais de dois séculos, não foi ultrapassado.
Antes deste cientista, já alguns historiadores, filósofos e físicos gregos faziam, a.C.,
referências dispersas a minerais e a técnicas mineiras, podendo citar-se entre outros:
o Herodoto (484-425 a.C.)
o Theophrastus (372-287 a.C.) autor de uma publicação intitulada “De Machinis
Metallicis” e o livro “Sobre as pedras”.
o Strabon, geógrafo grego, autor de uma geografia contendo indicações sobre
minerais e minas, sobretudo de Espanha.
o Plínio, o Velho, romano (Caius Plinius Secundus 23-79 a.C.) escreveu uma "História
Natural", verdadeira enciclopédia descrevendo métodos de extração de metais de
alguns minerais.
1669 - Nicolas Steno, Lei da constância dos ângulos.
Steno
René Just Haüy
1700 - Estudos de simetria e geometria dos cristais, René Just Haüy, conceito de cela unitária.
Porém, o verdadeiro fundador da Mineralogia,
em bases científicas, foi Abraham G. Werner
(1750-1817) professor, durante muitos anos, da
célebre escola de minas de Freiberg, na Saxónia.
Foi um dos primeiros a classificar os minerais
de modo sistemático.
A Contribuição Brasileira
Foi nos últimos anos do Séc. XVIII que a
Mineralogia encontrou o seu primeiro
grande cultor na pessoa de José Bonifácio
de Andrada e Silva.
Notável mineralogista, brasileiro, que
desenvolveu saliente papel nos
acontecimentos que levaram o Brasil à
independência.
José Bonifácio de Andrada e Silva descobriu 4 novas espécies minerais: Petalita e o
espodumênio (importantes silicatos contendo Li), e outro silicato, a escapolita, além de um
fluoreto, a criolita.
LiAlSi4O10
LiAlSi2O6 Na3AlF6
Ca3(Fe,Ti)2Si3O12
Ficaram-se ainda devendo a este mineralogista a descrição de variedades de
algumas espécies já conhecidas, como a salita (var. de augita); a alocroíta (var. de
granada) e uma variedade de granada que, em sua homenagem, foi mais tarde
denominada Andradita.
Indicolita (var. de turmalina)
Apofilita (var. de zeólita)
Afrisita (var. de turmalina)
Por que os cientistas estudam mineralogia hoje?
• Minerais são constituintes de todas as rochas.
• Muitos minerais têm valor econômico.
• Muitos minerais são importantes nas indústrias modernas, saúde e política.
• O conhecimento da mineralogia é importante para a compreensão do processo
de formação das rochas bem como do funcionamento da terra e planetas.
• Vários aspectos da geologia estão ligados à mineralogia tais como a geoquímica
de fluídos (reações de equilíbrio químico com minerais), a geofísica (propriedades
das rochas ligadas às propriedades físicas dos minerais), etc.
Mineralogia
Geologia estrutural e tectônica
Geocronologia
Petrologia
Geoquímica
Estudo dos planetas e dos
meteoritos
Paleontologia e geomicrobiologia
Mineralogia e geologia ambiental
Geologia econômica
Geofísica
Física do mineral
A Mineralogia pode ser dividida nos seguintes ramos ou capítulos:
Cristalografia: estudo das formas habituais dos cristais, quer através da observação
de modelos quer, posteriormente, pelo reconhecimento das várias formas exibidas
pelos cristais naturais.
Mineralogia física: onde se estudam as várias propriedades físicas dos minerais.
Mineralogia óptica (Óptica cristalina): capítulo dedicado ao estudo e interpretação
das propriedades ópticas dos minerais incluindo a descrição dos instrumentos
ópticos e métodos necessários para a sua determinação por meio do denominado
microscópio petrográfico.
Difratometria de raio x: capítulo dedicado à aplicação da radiação X ao estudo da
matéria cristalina.
Gemologia: estudo das propriedades dos minerais utilizados como gemas.
Mineralogia determinativa: capítulo dedicado ao rápido reconhecimento de minerais
a partir da observação ou determinação das suas propriedades físicas.
Mineralogia descritiva: descrição das diferentes espécies minerais tendo em
consideração as suas características cristalográficas, composição química e estrutura,
propriedades físicas, associações mais frequentes, aplicações, modo de formação,
principais ocorrências, interesse econômico, etimologia.
Mineralogia química: estudo da composição química e das propriedades químicas
dos minerais.
Classificação dos minerais
Teophrastus (372 – 287 a.C) classificação baseada na sua
utilidade: minérios, pedras preciosas e pigmentos. Propriedades
físicas como densidade, brilho, fusibilidade e dureza.
Idade Média, Agricola e Avicena aprofundaram a
classificação de minerais conforme suas propriedades
físicas. Nestes termos, as pedras eram reconhecidas pela
cor, tenacidade, densidade, etc. Pedras vermelhas, por
exemplo, eram genericamente denominadas carbúnculos.
Século XVIII, análises químicas feitas pelo sueco
Axel Cronstedt a classificação química passou a ser
adotada.
Entre outras descobertas, verificou-se, por
exemplo, que o rubi e a safira, eram o mesmo
mineral (o coríndon) e que suas composições
químicas eram iguais em mais de 99% (Al2O3).
Classificação dos minerais
Quanto a sua aplicabilidade:
Metálicos
•Ferrosos –uso intensivo na metalurgia (Fe, Mn, Ni, Cr, Co, Mo, Nb, V, W)
•Não-ferrosos – básicos (Cu, Zn, Pb,Sn)
e leves (Al, Mg, Ti, Be)
•Preciosos – Au, Ag, Pt, Os, Ir, Pd, R, Ru
•Raros – escândio, índio, germânio, gálio,...
Classificação dos minerais
Não metálicos
•Indústria química – enxofre, barita, fluorita, cromita, pirita...
•Indústria cerâmica – argilas, caulim, feldspato, quartzo...
•Refratários – magnesita, bauxita, grafita, cianita...
•Isolantes – amianto, vermiculita, mica...
•Fundentes – fluorita, criolita...
•Abrasivos – diamante, coríndon, granada...
•Carga – talco, gipsita, barita, caulim, calcita...
•Pigmentos – barita, minerais de titânio, azurita...
•Agrominerais – fosfato, calcário, enxofre, sais de potássio, flogopita...
•Ambientais – zeólitas, vermiculita, calcário, atapulgita...
•Estruturais ou para construção civil – areia, brita, calcário, gipsita, argila.
Classificação dos minerais
Classificação Química
• ELEMENTOS NATIVOS: grafita (C), enxofre (S), ouro (Au), diamante (C), prata (Ag)...
• SULFETOS: galena (PbS), pirita (FeS2), esfalerita (ZnS )...
• ÓXIDOS: coríndon (Al2O3), ilmenita (TiFeO), magnetita (Fe3O4), hematita (Fe2O3)...
• HALÓIDES: halita (NaCl), silvita (KCl), fluorita (CaF)...
• CARBONATOS: calcita (CaCO3), aragonita (CaCO3), dolomita (CaMgCO3)2, siderita
(FeCO3)...
• NITRATOS: nitrato de sódio (NaNO3), salitre (KNO3)...
• FOSFATOS: apatita (Ca5(PO4)3(F,OH,Cl)), monazita (Ce, La, Nd, Th, Y)PO4
• SULFATOS: gipsita (CaSO4·2H2O), anidrita (CaSO4)...
Classificação Química
• SILICATOS (SiO2 ou SiO4 ligados a um ou mais metais e hidrogênio)
Nesossilicatos: olivina, granadas, zircão, cianita, andaluzita, topázio...
Sorossilicatos: epídoto, hemimorfita, vesuvianita...
Ciclossilicatos: benitoita, berilo, turmalina...
Inossilicatos: Piroxênios: enstatita, diopsídio, aegerina, augita...
Anfibólios: tremolita, horblenda...
Filossilicatos: talco, clorita, serpentina, vermiculita...
Micas: muscovita, biotita, lepidolita, flogopita...
Argilominerais: caulinita, montmorilonita...
Tectossilicatos: sílica: quartzo, calcedônia, opala...
Feldspatos: ortoclásio, microclínio, plagioclásios.
Feldspatóides: leucita, nefelina, sodalita, lazurita.
Metais Nativos
Au Ag
Cu Pt
Não metais
Enxofre
Diamante
Grafita
Fosfatos
Monazita – (Ce,La,Y,Th)PO4 Wavellita – Al3(PO4)2(OH)3·5H2O Turquesa – CuAl6(PO4)4(OH)8·5H2O
Fosfatos
Apatitas – Ca5(PO4)3(F,Cl,OH)