LISTA DE EXERCÍCIOS 1 Propriedades Físicas dos Minerais 1. Em um mundo sem luz, quais as propriedades capazes de definir um mineral?Resposta: Na ausência de luz, propriedades como cor, brilho, traço e diafaneidade importantes propriedades ópticas e que auxiliam na definição de um mineral – não poderiam ser observadas. No entanto, poderiam ser utilizadas para este fim propriedades que dependem de outros fatores sensoriais que não a visão, como as propriedades mecânicas flexibilidade e elasticidade, propriedades elétricas piezoeletricidade (o mineral quando aquecido produz pequenas cargas elétricas e de sinal oposto em cada uma das suas extremidades) e piroeletricidade (mineral produz carga elétrica constante e de pequena intensidade quando submetido a pressões segundo qualquer um dos eixos cristalográficos), a condutividade elétrica, magnetismo e densidade. 2. Qual é a propriedade essencial à definição de Dureza de um mineral? Justifique. Resposta: A interação entre suas partículas constituintes: quanto maior a força de interligação entre elas, maior será a dureza do mineral. O diamante, por exemplo, é constituído por uma firme rede tetraédrica de carbono e seus átomos estão tão fortemente unidos que nenhum outro mineral (a não ser ele próprio) é capaz de riscá-lo e o que lhe confere o número 10 na Escala de Mohs de dureza. 3. Em que situação um mineral exibirá duas durezas? Por que e onde isto ocorre? Resposta: Existem casos em que vários exemplares de um mesmo mineral apresentam valores diferentes de dureza e que confere ao mineral um valor máximo e outro mínimo para esta propriedade. Tais minerais são denominados anisotrópicos, ou seja, possuirão valores diferentes de dureza segundo a direção considerada e cada vez que ocorrem dois planos com propriedades diferentes. Um exemplo de mineral anisotrópico (em relação à dureza) é a cianita, cuja dureza varia de 4,5 a 7,0 na Escala de Mohs (considerando as direções vertical e horizontal, respectivamente). 4. Minerais com maleabilidade são eternos? Resposta: A maleabilidade é uma propriedade que confere ao mineral a característica de ser amassado e transformado em lâminas sem que este se rompa. No entanto, a fragmentação do material nesta conformação não significa que não seja destruído por processos mecânicos ou químicos. Então, se a força de atração entre as partículas não for intensa, esforços contínuos causam fadiga e consequentemente ruptura. A saber, um geólogo francês descobriu um depósito de ouro (mineral altamente maleável e considerado de grande durabilidade) cujas partículas estão cheias de poros – o que indica forte corrosão química (Superinteressante, junho de 1993). 5. Por que a cor do traço de um mineral pode ser diferente da cor do mesmo? Resposta: A cor do traço de um mineral pode não corresponder à cor do mesmo, uma vez que a primeira propriedade refere-se à cor do material no seu estado pulverizado e, a segunda, a maneira como ele reflete a luz. A cor do mineral, então, dependerá da área de exposição, uma vez que diferentes comprimentos de onda dependem da superfície do mineral. Deste modo, a cor poder ser uma propriedade variável, enquanto a cor do traço é constante e será a mesma para diferentes variedades do mesmo mineral. Cu. Então quanto mais forte for a ligação entre os átomos maior será a dureza. Resposta: Porque a fratura é controlada pela estrutura interna do mineral. Assim. cor. dureza. haverá quebra das ligações fracas entre planos de clivagem. O que ocorre quando um esforço excepcional é aplicado sobre um mineral com clivagem boa? (Leve em conta que o esforço seja aplicado homogeneamente sobre o mineral e não instantaneamente). o rompimento não ocorre ao longo de nenhuma direção cristalográfica em particular. 11. A dureza de um mineral depende ou não do tamanho do seu grão? Justifique. mais elevado será o ponto de fusão e menor será o coeficiente de expansão térmica. Resposta: A dureza não depende do tamanho do grão e sim da estrutura cristalina do mineral. Resposta: Em função da composição química do mineral. Resposta: Quando for aplicado um esforço excepcional sobre um mineral de clivagem boa. depende do tipo de ligação. etc) na composição química do mineral. Quais são as propriedades dos minerais limitadas à superfície dos mesmo? Resposta: hábito ou forma. Cr. fibrosa. Por que existem diferentes tipos de fraturas? Justifique e ilustre onde for o caso. portanto é mais fácil separá-los. Resposta: A cor de um mineral resulta da absorção seletiva da luz. ou seja. clivagem.6. No entanto. se o mineral apresenta-se branco. 7. portanto. Os principais fatores que colaboram para a absorção seletiva são a presença de elementos químicos de transição (Fe. Por que os minerais do grupo das Micas são sempre um exemplo de clivagem excelente? (A resposta pode se limitar ao quimismo do mineral). 10. as interações entre os planos paralelos é menos efetiva que as interações dentro dos planos. LISTA DE EXERCÍCIOS 2 . Ao exibir a cor branca (quando iluminado) o mineral indica então que toda a luz incidida foi transmitida. Como a dureza esta relacionada com a intensidade das forças de ligação entre os átomos e moléculas. o que pode auxiliar em sua identificação. traço e brilho. fratura. e os minerais possuem diferentes estruturas internas. possivelmente ele não apresente metal de transição. resultando em superfície de deslizamento. A fratura ocorre quando a força das ligações químicas é mais ou menos a mesma em todas as direções e. a fragmentação ocorrerá mais facilmente em um mineral de clivagem excelente. Um exemplo de mineral de clivagem boa é o feldspato. O simples fato de o mineral absorver mais um determinado comprimento de onda que os outros faz com que os comprimentos de onda restantes se componham numa cor diferente da luz branca que chegou ao mineral. As formas mais conhecidas de fratura são: conchoidal (quartzo). Qual é a resposta oferecida por um mineral que ao ser iluminado exiba a cor branca? Justifique. serrilhada e irregular. Ni. 8. Alguns minerais possuem estilos de fratura característicos. V. tenacidade. sendo que nenhum comprimento de onda foi absorvido pelo mineral. 9. Em uma rocha vulcânica. as relações entre dois minerais de uma mesma Paragênese? Resposta: Os minerais de uma mesma paragênese formaram-se no mesmo intervalo crítico de cristalização. De que maneira são repartidos nos minerais os vários tipos de ligações. do ponto de vista químico. embora variem muito as condições geológicas de cristalização? Resposta: O tipo de rocha é determinado pela composição química que depende da natureza do magma de origem. mais estáveis do que as ligações duplas ou triplas. não haveria para essas ligações se formarem. A1. 6. Resposta: Cristal zonado é um cristal único de um mineral que tem uma composição química diferente na sua parte interna e externa. 7. Ex: formação do ouro Cristalização fracionada Variação de Fase Composição simplificada Reações descontínuas 5. as ligações simples entre os átomos são mais fortes e. por isso estão sujeitas a sofrer alterações hidrotermais e não sofrem ações intempéricas. Explique detalhadamente a participação da água na cristalização e na fusão de um determinado mineral. Já as rochas do fim da serie podem sofrer ações hidrotermais e intempéricas por serem formadas mais próximas a superfície. nos vários contextos geológicos? Resposta: De maneira geral. Quais são. pois tem o mesmo magma de origem. sendo quebradas mais facilmente e reagindo. com interações fortes entre si.Propriedades físicas e a constituição químico/estrutural dos minerais 1. Quais são os bens minerais associados à Série de Bowen? Resposta: Produção de concentração metálica. nas mesmas condições termodinâmicas de pressão e temperatura. A2. os minerais com ligações simples são mais estáveis do que os minerais que possuem ligações duplas e triplas entre os átomos de sua composição. portanto. Resposta: 3. Por que a Série de Bowen produzem sempre o mesmo tipo de rocha. pois estas são fortes e como tempo de resfriamento seria pequeno. que são menos estáveis. não existiriam ligações metálicas. por exemplo. . rochas formadas em diferentes condições geológicas (temperatura e pressão) apresentarão a mesma composição. As rochas vulcânicas terão ligações mais fracas do que as rochas formadas mais profundamente. A3 de forma progressiva. Um mineral zonado possui uma Série de Bowen mais rica em detalhes. 4. Ex: vários elementos da natureza A. Dessa forma. 2. Explique os minerais zonados com respeito a Serie de Bowen. pois estas terão um maior tempo de resfriamento e cristas mais bem formados. De que maneira os processos de alteração atuam sobre rochas produzidas no inicio e no fim Serie de Bowen? Resposta: As rochas do inicio da Serie de Bowen são formadas em grandes profundidades e altas temperaturas. Ou seja. Os minerais recém formados apresentam dureza maior. N. podem fundir os minerais mais tardios e preservar os mais precoces. As durezas são maiores em minerais produzidos no inicio ou no fim da evolução da Serie de Bowen? Resposta: No inicio. 10. Tanto na fusão parcial. Pode ocorrer alteração de minerais no interior do planeta Terra? Resposta: Sim. De que maneira os minerais podem ser formados no interior do planeta. Bowen apresentou um modelo de evolução magmática conforme a explicação acima. que consiste na alteração de minerais pela circulação de fluidos no interior da crosta. denominada de princípio de reação. todas as variedades de rochas ígneas são derivadas a partir de um único magma primário de composição basáltico. Em 1928. e propôs duas séries de reação em função do resfriamento magmático: séries descontínua e contínua.L. Ocorre uma exceção para o quartzo e o feldspato que são formados no final de Serie de Bowen. Este fenômeno é muito importante em discussões de composição química e mineralógica de rochas ígneas. Ex: Deformação em estado plástico em estado rígido.8. Ele esclareceu a existência de reações físicoquímicas entre o magma e os minerais cristalizados. porque a composição do magma que gera esse minerais apresenta elementos metálicos em maior quantidade. em condições totalmente naturais? Resposta: Mudanças na temperatura e pressão mesmo que momentâneas. pois os minerais com maior temperatura de cristalização. Resposta: A evolução química do magma por meio de resfriamento e conseqüente cristalização é denominada cristalização fracionada. quanto na cristalização fracionada. Relacione o processo de cristalização fracionada com as Séries de Bowen. A variedade química de rochas ígneas é devida à diferenciação por meio de cristalização fracionada a partir do magma primário basáltico. Porque no interior do planeta ocorre um fenômeno chamado hidrotermismo. 11. 9. a composição química do magma evolui de máfica para félsica. Segundo o modelo dele. com base nos ensaios físico-químicos e observações de rochas ígneas naturais. . a maioria dos minerais mais estáveis encontrariam estes dois elementos associados. Isto contabiliza a maior abundância relativa de feldspatos na crosta terrestre. na forma de aluminossilicatos (feldspatos são aluminossilicatos de sódio. Este meio favorece a formação de ligações mais fracas (Van der Walls). pois em regiões mais superficiais à temperatura e pressão são menores proporcionando um meio de energia mais baixa. Em casos de meio geológicos profundos. teria sua formação dificultada.LISTA DE EXERCÍCIOS 3 Cristalografia Química 1. Quais são as propriedades dos minerais mais diretamente dependentes das trocas químicas entre os meios geológicos e os minerais em desenvolvimento? Justifique. densidade relativa (maior grau de trocas químicas interfere nesta propriedade). Já o quartzo. clivagem e fratura (planos atômicos de impurezas podem conferir fraturas ao invés de clivagens a um mineral). provando que pequenas trocas químicas interferem nas propriedades. 3. potássio e cálcio). composto única e exclusivamente por silício. Resposta: O silício possui grande afinidade com o alumínio. cor e brilho (trocas químicas na superfície do mineral alteram estas propriedades) e propriedades eletromagnéticas. . devido à abundância do alumínio como elemento químico. como ocorre na grafita. mas quando contaminado com impurezas pode pertencer ao nível 3. traço (impurezas de óxidos de ferro conferem traço avermelhado). Por que os feldspatos são a família mais comum de minerais na Crosta Terrestre e não o tardio Quartzo? (Explique do ponto de vista químico). O córindon puro está no nível 9 na escala de dureza de Mohs. Desta forma. Um exemplo clássico disso é a dureza do mineral. e à grande afinidade entre silício e alumínio. Resposta:Todas as propriedades relacionadas a estruturação dos materiais são dependentes de trocas químicas. Outras delas são: elasticidade. 2. formação de ligações mais fortes (covalentes) como ocorre no diamante. a temperatura e a pressão serão mais altas ocasionando um meio de maior energia e. portanto. Qual é o principal fator geológico que resulta na mudança de uma ligação de tipo Van der Waals em Covalente na Grafita e no Diamante? Onde isto ocorre? Resposta: A profundidade onde ocorre a formação do cristal. na Tabela Periódica. devido a progressão mais lenta dos fatores físicos. dos bens minerais? Quais são as conseqüências deste fato? Resposta: A tabela periódica é dividida em linha horizontais e verticais. estão associados com certas classes de minerais. 9. Be e B são elementos comuns em minerais ditos pegmatíticos. do ponto de vista químico. Os períodos são raramente de caráter geológico. De que maneira um mineral pode ter este e não aquele mineral como vizinho. Enquanto que os cátions fornecem propriedades aos minerais de maneira que eles ocupem os mais variados contextos geológicos. 8. família. enquanto as associações catiônicas são universais e não distintivas? Resposta: Os ânions restringem tanto as espécies de minerais proporcionando um monomineralidade e com isso maiores teores do produto devido exigir um meio mais especifico as suas condições de formação. em linhas ou colunas não correspondem mais ou menos diretamente às suas associações nos vários ambientes geológicos? Justifique do ponto de vista químico. Das famílias de minerais (das dos Sistemas Cristalino Cúbico até aquelas do sistema Triclínico de Cristalização.4. Resposta: 6. Resposta: Em grandes profundidades. Si e Al estão frequentemente associados. Explique. Resposta: Porque na tabela periódica os elementos foram agrupados de acordo com suas similaridades: nº. participam tão pouco dos minerais destas rochas? Resposta: 5. atômico (períodos) e também a geologia não foi levada em consideração. Como conseqüência. ou de uma mesma linha horizontal. pois apresentam composição química parecidas. Por que a característica de preponderância de constituintes aniônicos produz propriedades geológicas definidas. estão assim dispostos. 10. quais serão as mais comuns em grandes profundidades (por exemplo no Manto Terrestre)? Justifique. 7. Os elementos que estão associados geologicamente e estão próximos na tabela periódica. serão encontrados minerais mais bem formados e mais estáveis (sistema cristalino cúbico). Por que as associações de elementos químicos. o resfriamento lento ao longo do tempo geológico. As família são mais frequentemente de caráter geológico. pois tendem a se dispersar por um material proporcionando baixos teores do produto em grandes quantidades de material. na Tabela Periódica. período. de elétrons na camada de valência (famílias)a. embora sistematicamente presentes na maioria dos contextos geradores de rochas. . Li. como por exemplo. ordem crescente de nº. tomando-se por base os números de coordenação das duas espécies minerais? Justifique. normalmente haverá Ag e Au. Qual é a repartição. Por que os elementos voláteis. Em minério de Cu. elementos de uma mesma linha vertical. o contexto geológico que produz Soluções Sólidas. provocando a hidratação e/ou lixiviação de minerais silicáticos. Também irão se associar devido à proximidade de suas características físicas. transporte e deposição de metais e outros elementos químicos. combinada em maior ou menor quantidade com outros componentes químicos como o CO2. químicas e do ambiente geológico inseridos. F. . A alteração hidrotermal é um processo de alteração metassomática. ocorre à alteração da percentagem dos elementos químicos presentes no mineral. atua como fluido fortemente aquecido e sob alta pressão.Resposta: A combinação de espécies diferentes de minerais depende do raio iônico dos elementos constituintes. além de suas respectivas cargas e do ambiente de pressão e temperatura.etc. principalmente. oxidação de sulfetos. frequentemente no estado supercrítico. 11. em uma dinâmica que vai depender das condições termodinâmicas e geoquímicas das rochas e do fluído envolvidos. entre outros processos. aporte de cátions metálicos. nos pesos atômicos dos elementos constituintes destes minerais. De que maneira a alteração de um mineral irá interferir no cálculo da sua composição química (considerar apenas a alteração diretamente associada à Cristalização Fracionada = Alteração Hidrotermal)? Resposta: O cálculo da composição química baseia-se. no qual a H20. podendo assim interferir no cálculo da sua composição química. Na esteira das alterações hidrotermais e de processos associados de lixiviação.