aula introducao estudo de minerais

8/4/2019 Aula Introducao Estudo de Minerais

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Estudo de Minerais

UNIDADE 2 MINERAIS

2.1 Definies.

2.2 - Estrutura Cristalina.2.3 - Composio Qumica.2.3.1 - Principais minerais formadores de rocha: Halides e Sulfatos;Sulfetos;

Elementos Nativos; Carbonatos; xidos e Hidrxicos; Silicatos:Nesossilicatos; Inossilicatos; Filossilicatos e Tecnossilicatos


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Introduo ao Estudo de Minerais


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Mineral1 Definio

O mineral um slido natural, homognio, formado por um elementoqumico ou por uma combinao do dois ou mais elementos qumicos

Ex.:

Ouro nativo (Au) Grafite (C) Diamante (C)

Quartzo (SiO2) Calcita (CaCO2)



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Elementos QumicosTabela Peridica


87 elementos ocorrem naturalmente


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Composio qumica mdia em peso (%) da crosta terrestre

0,10,10,80,22,05,26,28,08,523,344,5C. ocenica

0,10,10,52,42,31,94,04,18,328,946,6C.continetal

PMnTiKNaMgFeCaAlSiOElemento

Mais de 98% da crosta terrestre: O, Si, Al, Ca, Fe, Mg, Na e K (8 elementos qumicos)

Mais de 70% da crosta: O e Si

Para o desenvolvimento dos vegetais:Macrunutrientes essenciais: C, O, N, P, K, Ca, Mg, H, SMicronutrientes essenciais: B, Mo, Zn, Fe, Cl, Cu, Mn, Al.

Com exceo do C, O, H e N, que vem diretamente ou indiretamente do ar e gua, os outrosprovm dos componentes minerais do solo.

Elementos Qumicos



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Composio qumica mdia em peso e volumeElementos Qumicos



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CONCEITOS BSICOSCONCEITOS BSICOS

TOMOTOMOtijolinho do elementotijolinho do elemento

NCLEONCLEO(regio central)(regio central)

PRTONS NEUTRONSPRTONS NEUTRONS(carga +)(carga +)

ELTRONSELTRONS(carga(carga--))

Nmero de prtons = ZNmero de prtons = Z

ZZ define o nome do elemento!define o nome do elemento!


Elementos Qumicos


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LIGAES QUMICASLIGAES QUMICASOs ons ou tomos de elementos que formam os compostos soOs ons ou tomos de elementos que formam os compostos somantidos juntos por foras de atrao entre eltrons e prtonsmantidos juntos por foras de atrao entre eltrons e prtons

Tipos de ligaes qumicasTipos de ligaes qumicas



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LIGAES QUMICASLIGAES QUMICASso as foras de maior atrao que unem tomosso as foras de maior atrao que unem tomos

Atrao eltrica entre ons de cargas opostasAtrao eltrica entre ons de cargas opostas

Ex.:Ex.: HalitaHalita NaClNaClSal de CozinhaSal de Cozinha

Cerca de 90% de todos os minerais so compostos essencialmente iCerca de 90% de todos os minerais so compostos essencialmente inicosnicos



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so as foras de maior atrao que unem tomosso as foras de maior atrao que unem tomos

No ganham nem perde eltronsNo ganham nem perde eltronsFormam compostos por compartilhamento eletrnicoFormam compostos por compartilhamento eletrnico

Ex.: DiamanteEx.: Diamante

LIGAES QUMICASLIGAES QUMICAS



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O QUE DETERMINA A ESTRUTURAO QUE DETERMINA A ESTRUTURAINTERNA DE UM MINERAL?INTERNA DE UM MINERAL?

Um mineral composto por umUm mineral composto por um arranjo ordenado de tomosarranjo ordenado de tomos quimicamentequimicamenteligados entre si para formar uma estrutura cristalina particulaligados entre si para formar uma estrutura cristalina particular.r.

Forma externaForma externa CRISTALCRISTAL

ARRANJO ORDENADO CARGAS DOS ONSARRANJO ORDENADO CARGAS DOS ONS

equilbrio eltrico (cequilbrio eltrico (composto neutro)omposto neutro)


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Mineral

So constituintes bsicos das rochas



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Definio de Mineral - 2 Definio

Substncia de ocorrncia natural,

slida, cristalina, geralmente inorgnica,com composio qumica especfica.

Ex.:Ouro nativo (Au) Grafite (C) Diamante (C)

Quartzo (SiO2) Calcita (CaCO2)



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Definio de Mineral

Substncia de ocorrncia natural: deve ser encontrada na natureza

Slida: no liquida, exceo do mercrio

Cristalina: os tomos esto dispostos em um arranjo tridimensionalordenado e repetitivo. Apresenta forma definida. Caso contrrio:vtreos ou amorfos

Geralmente inorgnico: carvo tradicionalmente considerado ummineral

Composio qumica especfica: so expressados por uma frmula

qumica



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Definio de MineralDefinio de Mineral -- ResumoResumo

1.1. SlidoSlido2.2. InorgnicoInorgnico3.3. NaturalNatural4.4. Estrutura interna organizada (cristal)Estrutura interna organizada (cristal)

5.5. Composio qumica definidaComposio qumica definida

Diamantes sintticos, gua, gelo, osso, ao, petrleoDiamantes sintticos, gua, gelo, osso, ao, petrleo -- NO!NO!

MINERALMINERAL

tijolinhos da rochatijolinhos da rocha

MINERALIDE: NO POSSUI ESTRUTURA CRISTALINA ORGANIZADA!!MINERALIDE: NO POSSUI ESTRUTURA CRISTALINA ORGANIZADA!!



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Definio de MineralDefinio de Mineral -- ResumoResumo


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Estrutura cristalina

o modo pelo qual os tomos, oumolculas, ou ons se encontramespacialmente arranjados

As propriedades dos minerais dependemda sua estrutura cristalina - devemosento descrever essa estrutura pararelacion-la com as propriedades

EstruturaEstrutura internainterna organizadaorganizada



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EstruturaEstrutura internainterna organizadaorganizada

O cristal um slido homogneo (mineral) com formaexterna polidrica que reflete o arranjo interno ordenado damatria. Todo o cristal mineral mas nem todo o mineral cristal.

No crescimento dos cristais d-se a adio de pequenosgrupos atmicos, compostos pelo empilhamento regular, nas trsdirees, desses pequenos grupos. Cada unidade dessas

chamada cela unitria e corresponde ao menor volume queapresenta as propriedades fsicas, qumicas e aspectogeomtrico do cristal. Ex. Cloreto de Sdio (Halita) - 4NaCl.



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Os tomos constituintes de um mineral encontramOs tomos constituintes de um mineral encontram--sesedistribudos ordenadamente,distribudos ordenadamente,

formando uma rede tridimensionalformando uma rede tridimensional

Clula Unitria



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CLULA UNITRIA(unidade bsica repetitiva da estrutura tridimensional)

Clula Unitria

Os tomos so representados como esferas rgidas

g geradaerada pela repetio de uma unidadepela repetio de uma unidadeatmica ou inica fundamental que jatmica ou inica fundamental que jtem as propriedades fsicotem as propriedades fsico--qumicas doqumicas domineral completomineral completo



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Tamanho dos onsRaio inico



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Tamanho dos onsIntroduo ao Estudo de Minerais


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Fatores que definem o arranjo maisestvel dos tomos de um cristal:

Preservar a neutralidade eltrica Satisfazer o carter direcional das

ligaes covalentes Ajustar os tomos do modo mais

compacto possvel


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Quando se Formam os Minerais?



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Quando se Formam os Minerais?



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Processo de Cristalizao

so o resultado do arranjo atmico interno tridimensional refletido externamente.

Como se Formam os Minerais?

Sistemas cristalinos

O mineral cresce a partir de um ncleo de cristalizao e

pode ou no desenvolver faces cristalinas, dependendo dascondies reinantes na poca (velocidade de cristalizao,quantidade de volteis, viscosidade do meio, espao, etc.).

Arranjo tridimensional ordenadoArranjo bsico repete-se em todas as direesApresenta superfcies planas

Faces cristalinas



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Sistemas cristalinosOs cristais de minerais diferentes exibem, normalmente, formas diferentes

Existem sete diferentes combinaes dos parmetros de rede.Cada uma dessas combinaes constitui um sistema cristalino.

Si i liSi t i t li


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Cbica de face centrada - CFC

Slido cristalino CFC

Clula unitriarepresentada por esferasrgidas tamanho real -

Clula unitria deum reticuladocristalino. Os circulos

representam asposies ocupadaspelos tomos.

tomos localizados no vrtice do cubo e no centro das faces

Sistemas cristalinosSistemas cristalinos

Si t i t liSi t i t li


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Cbica de corpo centrado - CCC

Slido cristalino CCC

Clula unitriarepresentada poresferas rgidas tamanho real -

Clula unitria de umreticulado cristalino.Os circulosrepresentam asposies ocupadaspelos tomos.

tomos localizados no vrtice do cubo e no centro do cubo


Si t m i t liSistemas cristalinos


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Hexagonal Compacta - HCPtomos localizados no vrtice das faces hexagonais3 tomos localizados no centro da estrutura

tomos nos pontos centrais dos dois planos hexagonais




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Hexagonal compacta # tomos/cel unitria = 6 # coord. = 12 FEA = 0.74

Cbica de face centrada # tomos/cel unitria = 4 # coord. = 12 FEA = 0.74

Cbica de corpo centrada # tomos/cel unitria = 2 # coord. = 12 FEA = 0.68




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aa bb

cc

aa bb

cc

aa bb

cc

aa bb

cc

CBICOCBICOTETRAGONALTETRAGONAL

TRIGONALTRIGONAL

HEXAGONALHEXAGONAL

===900

a=b=c

===900

a=bc

==900

a=b=c

==900

=1200

a=bc




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aa

bb

cc

TRICLNICOTRICLNICO

aabb

cc

MONOCLNICOMONOCLNICO

aa

bb

cc

ORTORRMBICOORTORRMBICO

==900

abc

===900

abc

900

abc




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Hbito - forma externaHbito dos minerais

O hbito dos minerais o aspecto caracterstico que um cristal

comumente assume. determinado pela estrutura cristalina e podecorresponder a uma forma simples (ex. octaedro na magnetita) ou pode seruma combinaes de formas, como na maioria dos cristais (ex. prisma +pirmide, no quartzo). Alguns cristais (calcita, por exemplo) mostramdiferentes hbitos (romboedro e escalonoedro). Outros, apresentam-seirregulares.

Existem vrios fatores que determinam o hbito e crescimento de ummineral como por exemplo, a natureza da soluo onde o cristal cresceu, ascondies de temperatura e presso em que a cristalizao ocorreu, etc.

A agregao de minerais da mesma espcies resulta geralmente emhbitos caractersticos, tais como: foliceo, acicular, fibroso, radiado, granular,tabular, botroidal (mamelonar), dentrtico, etc.


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Hbito - forma externa- Hbito cristalino

(individual)

- Equidimensional- Prismtico- Acicular- Tabular- Placide

Hbito do agregado cristalino Compacto (macio)

Terroso Botrioidal Fibroso

F d l id d


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Formas desenvolvidas durante o

crescimento mineral

cristal de quartzo formado emcavidades abertas


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Quando o crescimento impedidocomo o caso de quartzopreenchendo uma cavidade (geodo)

id l i f i i


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vidro vulcnico, resfriamento muitorpido falta um ordenamento

interno do cristal (obsidiana)


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Introduo ao Estudo dos Minerais


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Identificao dos Minerais




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Identificao dos Minerais realizada por meios fsicos, qumicos e cristalogrficos:

Os meios fsicos so tradicionais, sendo simples,rpidos e de baixo custo.

Os meios qumicos so de custo mais alto, sendo

aplicados para obter informaes detalhadas como nocaso de minerais de soluo-slida, isto , a variaoqumica dentro da mesma estrutura cristalina.

Os meios cristalogrficos com o auxlio dedifratometria de Raios-X so de maior preciso econfiabilidade, sendo teis para certos grupos de minerais,como argilas e zelitas.




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Propriedades Fsicas dos mineriasUsadas na identificao macroscpica (meios fsicos)

Cor

Transparncia Brilho Clivagem, partio, fratura Dureza

Densidade

Tenacidade Reao com cido clordrico Magnetismo




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Propriedades Fsicas dos mineriasUsadas na identificao macroscpica


As propriedades fsicas podem ser examinadas com

auxlio de instrumentos simples e de baixo custo, taiscomo lupa, canivete, agulha, etc. Desta forma, so

importantes para a identificao rpida de minerais.


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Cor do mineral A cor do mineral produzida

devido a absoro, pelo

mineral, de certoscomprimentos de onda da luz.

A cor est relacionada com acomposio qumica mineral

ou devida as impurezas.

Impurezas qumicas podemmudar a cor, ex.: quartzo

Elementos cromferos: mesmoem pequena quantidade, docores aos minerais: Ti, V, Cr, Mn,Co, Ni e Cu.

Variedades de quartzo


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Variedades de quartzo

Quartzo puro (incolor)

Ametista (quartzo roxo) ons de Fe

Quartzo rseo (Mn)

Quartzo exposto radiao -marrom


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Cor do trao Cor do p do mineral

Usada para minerais metlicos Cor do trao deixada em placa de porcelana


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Cor do trao

T i


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Transparncia a capacidade do mineral de absorver ou transmitir a luz

Transparentes - mineraiscom com baixocoeficiente de absoroda luz

Translcidos absorvemconsidervel quantidadede luz

Opacos elevadaabsoro da luz


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Brilho Capacidade de reflexo da luz incidente

na superfcie Brilho metlico os minerais que absorvem fortemente a luz.

Brilho no metlico

absorvem pouca luz Vtreo Sedoso Graxo

Perlceo

Quando no tem brilho superfcie fosca


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Fratura e clivagem

Quando minerais sosubmetidos a uma fora externadestrutiva, como um forte impactopor um martelo, estes se rompem.


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Fratura e clivagemExistem vrias maneiras de rompimento fsico, ou seja desintegrao mecnica:

Clivagem. minerais se rompem sempre ao longo de determinadas superfciesplanas paralelas. originada da estrutura cristalina do mineral, ou seja, aconfigurao ou coordenao de tomos ou ons.

Portanto, o mineral se rompe sempre segundo direes paralelas aos

planos de configurao atmica, sendo obviamente paralelas aos planos decristalizao.

Fratura: minerais que se rompem na direo no paralela aos planos do cristal. Oplano de rompimento deste tipo no reto.


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Fratura e clivagem FraturaSuperfcie de quebra plana,

irregular ou conchoidal

ClivagemQuebra preferencial segundo

planos preferenciais e paralelos


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Fratura e clivagem Clivagem

Quebra preferencialsegundo planospreferenciais e

paralelos


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Fratura e clivagem


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Fratura e clivagem


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Fratura e clivagem

Dureza


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A dureza no sentido mineralgico corresponde a um parmetro de

resistncia mecnica da superfcie dos minerais.Quanto maior for fora de interligao entre os tomos

constituintes, tanto maior ser a dureza.

A dureza do mineral definida atravs de ensaios de risco entre

dois minerais, isto , quando a superfcie de um mineral riscada por um

outro mineral ou no.

Em 1832, Mohs apresentou uma escala com 10 minerais padres,

denominada de escala Mohs

Dureza


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Escala de Mohs.

1. talco

2. gipso

3. calcita

4. fluorita

5. apatite

6. ortoclsio

7. quartzo

8. topzio

9. corindon

10. diamante

Dureza


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Comparao de durezas


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Comparao de durezas

Unha +- 2 Alfinete +- 3,5

Ao (lmina do canivete) +- 5 Vidro +- 5,5 Porcelana +- 6

Escala de Mohs 1. talco

2. gipso 3. calcita 4. fluorita

5. apatite 6. ortoclsio 7. quartzo

8. topzio 9. corindon 10. diamante

Comparao de durezas


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Comparao de durezas

O talco, padro mineral de dureza 1, facilmente riscado pela unha, porm o gipso,dureza 2, no muito fcil de ser riscado pela unha.

A calcita, padro de dureza 3, facilmente riscada por prego, porm, o ortoclsio,de dureza 6, no riscado.O quartzo, padro de dureza 7, no riscado mesmo por canivete de ao.Calcrio e mrmore so compostos quase totalmente de minerais carbonatos, cuja

dureza baixa (dureza 3), portanto, essas rochas podem ser cortadas por serras de ao.

Por outro lado, rochas granticas (de sentido comercial), que contm minerais dealta dureza, tais como quartzo (dureza 7) e feldspato potssico (dureza 6), precisam de serrasdiamantadas para corte.

Nota-se que todas as rochas holocristalinas de granulometria grossa, que no somrmores, so chamadas comercialmente de granito.

O rubi e a safira so minerais da espcie do corndon. Por causa da sua alta dureza(dureza 9), o custo de lapidao alto.

O diamante (dureza 10) constitudo por firme rede tetradrica de carbono, que nopode ser riscado por nenhum outro mineral. O nico material que pode lapidar diamante oprprio diamante.

Densidade relativa


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Densidade relativa

Nmero que indica quantas vezes um certo volume demineral mais pesado do que um mesmo volume de

gua destilada temperatura de 4 oC

Grafite 1-2

Quartzo 2-3 Berilo 3-4 xidos metlicos 4-6

Ouro nativo, platina 19

Densidade relativa


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Densidade relativa


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TenacidadeA tenacidade corresponde ao comportamento da deformao diante de

fora externa.

Este exame simples, fcil e de baixo custo, necessitando-se apenasuma agulha.

Ouro (Au), pirita (FeS2) e calcopirita (CuFeS2) possuem cor amarela e

brilho metlico, sendo de aparncia similar.Entretanto, so facilmente identificados por meio da tenacidade: ouro

se deforma plasticamente, pirita no se deforma nem se risca, e calcopirita

quebra com facilidade.


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1) Frgil: o mineral rompido ou pulverizado facilmente por pequenosf C l i i i i d il l

Tenacidade


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esforos. Calcopirita e minerais de argila so exemplos.

2) Malevel: o mineral estendido por uma fora compressiva,transformando-se em uma lmina fina ou folha por meio de deformaoplstica permanente. Elementos nativos do grupo do cobre (platina, ouro,prata e cobre) possuem esta propriedade.

3) Sctil: o mineral cortado por faca ou canivete em folhas finas. Oselementos nativos do grupo o cobre tm esta propriedade.

4) Dctil: o mineral extrado e alongado por uma fora distensional

formando fios, por deformao plstica. Elementos nativos do grupo do cobretm esta propriedade.

5) Flexvel: diante de um esforo, o mineral se deforma plasticamente, e noretoma a sua forma original mesmo aps a retirada do esforo. Elementos

nativos do grupo do cobre tm esta propriedade.6) Elstico: diante de um esforo, o mineral se deforma, porm, retoma a suaforma original aps a retirada do esforo. Quase todos os mineraisdemonstram esta propriedade diante esforo pequeno.

Minerais Cor Brilho D Du Hbito

Enxofre amarela graxo 2,07 2,0 Granular ou como massa folhada

Resumo


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Enxofre amarela graxo 2,07 2,0 Granular ou como massa folhada

Cobre amarelo-cobre

metlico 8,95 2,5 Arborescente ou como ramos nodulares

Pirita amarelo-plida

metlico 5,21 6,0 Cristais cbicos com faces estriadas, macio ougranular.

Calcopirita amarelo- ouro metlico 4,20 3,5 Geralmente compacto, macio.

Magnetita preta metlico 5,20 6,0 Cristais octadricos ou macio finamentegranular.

Hematita vermelho-escuro

metlico 5,30 6,0 Na forma de massas folhadas ou tabular,compacta e, ainda , reniforme.

Ilmenita preta metlico 4,72 5,5 Granular, macio ou tabular

Pirolusita preta metlico 4,80 2,0 Macio, dentrtico, granular ou como cristaisfibro-radiados.

Limonita marromamarelado

3,604,00

5,05,5

Macio ou massas terrosas

Halita incolor,branca

vtreo 2,16 2,5 Cristais cbicos ou macios e compacto.

Silvita incolor,branca

vtreo 2,00 2,5 Cbico ou granular

Calcita incolor,branca

vtreo 2,70 3,0 Rombodrico, escalonodrico, granularcompacto.

Dolomita incolor branca vtreo 2 85 3 5 Rombodrico escalonodrico granular compacto

Minerais Cor Brilho D Du Hbito

Resumo


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Dolomita incolor, branca vtreo 2,85 3,5 Rombodrico, escalonodrico, granular compacto.

Nitrato deSdio

Incolor, branca vtreo 2,30 1,52,0

Macio ou como incrustaes

Brax incolor,branca

vtreo 1,71 2,02,5

Como incrustaes ou massas de cristaisprismticos curtos

Barita branca,marrom,

avermelhada

vtreo 4,5 3,03,5

Cristais tabulares ou granular

Gipsita incolor, branca vtreo ouperlceo

2,32 2,0 Cristais prismticos, granular, acidular ou foliceo.

Apatita verde-azulada

vtreo 3,15 5,0 Em cristais prismticos, macio ou compacto.

Olivina verde-oliva vtreo 3.35 6,5 Geralmente granular

Tremotita-Actinilita

verde-clara vitreo 2,983,46

5,5 Cristais prismticos, alongados em agregadosfibrosos.

Hornblenda verde-escura vtreo 3,2 6,0 Cristais colunares ou massas granulares.

Augita preta vtreo 3,4 6,0 Granular ou como cristais prismticos curtos.

Biotita preta vitreo 2,5 Foliceo

Muscovita incolor,

prateada

vtreo a

perlceo

2,5 Foliceo

Ortoclsio rosa-aver-melhada,branco

vtreo 6,0 Cristais irregulares ou tabulares

Plagioclsios cinza abranca

vtreo 6,0 Gros irregulares ou cristais tabulares

Quartzo variada 2,65 7,0 Prismtico, piraminado, macio ou granular

D = Densidade

Du = Dureza

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