3.5: Propriedades Físicas dos Minerais II: Análise Poliminalógico

Preparação

Para observar e analisar as propriedades físicas dos minerais como é feito neste vídeo, existem algumas etapas preparatórias que devem ser tomadas. Primeiro, colete um grupo de amostras minerais. As amostras sugeridas incluem hematita, magnetita, calcita, dolomita e galena. Estabeleça uma superfície para examinar os espécimes. Uma mesa limpa é adequada, talvez com um pedaço de papel branco na superfície da mesa. Obtenha uma placa de veia de porcelana, um kit de dureza, ímã e bússola, e diluir HCl (2-5%).

1. Observar e Analisar a cor

1. Examine uma seleção de amostras minerais e observe a cor aparente.
2. Observe se há variação de cor dentro da própria amostra.
3. Observe se há variação de cor em diferentes amostras do mesmo mineral.

2. Observe e analise a raia

1. Pegue uma amostra mineral e arraste-a pela placa de raia.
2. Compare a cor a granel da amostra mineral com a cor da raia que é deixada na placa.
3. Na maioria dos casos haverá pouca diferença entre a cor a granel e a cor da raia, porém alguns minerais são notavelmente diferentes, por exemplo, galena, hematita.
   A raia, ou seja, a cor dos grãos microscópicos em pó, é ocasionalmente diferente da cor a granel, devido aos efeitos da reflexividade ou ao controle limitado das impurezas sobre a cor na escala de grãos pequenos.
4. Repita 2.1-2.3 com outras amostras minerais

3. Observe e analise a dureza

1. Como um passo inicial, pegue cada espécime mineral e tente arranhar a placa de vidro com ela.
2. Separe esses espécimes naqueles que arranham vidro e aqueles que não o fazem.
   1. A placa de vidro está perto do meio da escala de Dureza mohs (dureza 5.5). Isso separa o grupo no que os geólogos se referem como geralmente duro, versus geralmente minerais macios.
3. Dentro de cada grupo (minerais duros, minerais macios) teste para ver quais são mais difíceis ou mais macios. Isso é feito vendo qual mineral vai arranhar outro.

4. Observe e analise o magnetismo

1. O magnetismo facilmente mensurável e identificável é restrito ao grupo magnético conhecido como ferromagnetismo (em oposição ao paramagnetismo ou diagmagnetismo, que são muito fracos e difíceis de medir).
2. Os minerais com os quais podemos avaliar o magnetismo são magnetita, e até certo ponto hematita e bornita.
3. Usando uma unha de alvenaria, lasque alguns grãos de magnetita da amostra.
4. Veja se o ímã de barra (ferromagnet forte) vai pegar os grãos dos minerais mencionados acima, em 4.2.
5. Veja se algum dos minerais acima mencionados (4.2) afetará uma agulha de bússola.
   1. Coloque a amostra mineral e a bússola lado a lado com cerca de 6 polegadas de espaço entre eles.
   2. Diminua lentamente o espaço que separa a amostra e a bússola movendo-se um para o outro.
   3. A agulha da bússola deve começar a apontar para a amostra, cada vez mais à medida que o espaço que separa a bússola e a amostra é diminuído.

5. Observe e analise a reação com ácido

1. Minerais que reagem com ácido clorídrico diluído são carbonatos. Exemplos sendo calcita — CaCO₃; dolomite —CaMg(CO₃)₂. Estes são os principais constituintes das importantes e comuns rochas carbonato, calcário e dolomita.
2. Pegue a garrafa conta-gotas de HCl diluído e coloque cuidadosamente uma a duas gotas na superfície da amostra.
   Nota: Embora o HCl diluído não seja particularmente perigoso, é melhor não obter o ácido na pele (possível erupção cutânea), ou na roupa (possível coloração), e após o teste, é uma boa ideia lavar a amostra.
3. Observe como o calcita efervesce vigorosamente com HCl diluído.
4. Pegue a amostra de dolomita, e arrastando-a ao longo da placa de porcelana ou coçando-a com a unha de alvenaria, crie alguns pó/flocos.
5. Repita o passo 5.2, mas desta vez coloque a amostra de dolomitas (não o pó/flocos) no HCl.
6. Note como o dolomita mal reage com hcl diluído.
7. Agora coloque alguns dos pó/flocos de dolomita no HCL, e note o aumento da reatividade quando em pó.

As propriedades físicas dos minerais incluem vários atributos mensuráveis e discerníveis que são únicos e específicos do mineral.

As rochas são agregados de grãos minerais. A maioria das rochas é polimineral, o que significa que são compostas por vários tipos de grãos minerais. Algumas rochas são monominerais e são efetivamente compostas por um único mineral. A análise da forma do cristal e da clivagem do cristal é normalmente usada para classificar compostos monominerais. No entanto, os geólogos costumam classificar as rochas poliminerais de acordo com outras propriedades físicas, como cor, dureza, magnetismo e reação com ácido. Este vídeo apresentará as propriedades físicas dos minerais e demonstrará a classificação mineral usando testes padrão simples.

Um único espécime mineral exibe uma série de propriedades físicas únicas que são usadas na identificação e classificação. Primeiro, os minerais exibem uma ampla gama de cores, muitas vezes resultantes de traços de metais de transição. A cor mineral refere-se simplesmente à cor aparente do mineral resultante dos comprimentos de onda da luz que são preferencialmente refletidos de uma superfície mineral.

Streak refere-se à cor da amostra em pó do mineral. A faixa é observada arrastando uma amostra mineral através de uma placa de porcelana áspera para criar uma linha de material em pó. A cor aparente de um mineral pode variar, devido a impurezas que absorvem ou refletem a luz. No entanto, a cor da faixa é mais reprodutível, pois os grãos finos são orientados aleatoriamente e menos afetados pela estrutura cristalina e impurezas.

Em seguida, o brilho mineral pode ser estudado. O brilho é uma medida subjetiva de como um mineral reflete a luz. É dividido em duas categorias gerais; materiais metálicos que são brilhantes e reflexivos e minerais não metálicos que parecem opacos.

A dureza, ou a resistência de um mineral à desagregação, é outra propriedade usada para classificação. A dureza é medida de acordo com a escala de dureza de Mohs, que é um conjunto de dez minerais de referência classificados com base em sua dureza. Os minerais são classificados nesta escala por sua capacidade de arranhar outro material ou ser arranhado por outro material. A capacidade de um mineral de arranhar um material de referência implica que ele é mais duro do que a referência e vice-versa.

Alguns minerais exibem magnetismo, permitindo que influenciem um ímã ou bússola. Em geral, essa propriedade é exclusiva do mineral magnetita, no entanto, alguns outros minerais podem exibir magnetismo fraco após o aquecimento. Finalmente, a reatividade de um mineral com ácido diluído é medida para testar a presença de compostos carbonáticos. Existem numerosos minerais carbonáticos: o mais comum é a calcita.

Agora que você viu os princípios por trás dessas propriedades, vamos ver como algumas delas são testadas no laboratório.

Para analisar a cor mineral, primeiro coloque todas as amostras minerais em uma mesa limpa coberta com papel branco. Examine cada mineral e observe sua cor aparente. Observe se há variações de cor dentro da própria amostra. Observe diferentes amostras do mesmo mineral e observe se há variação de cor entre as amostras. Variações podem indicar impurezas no mineral. Em seguida, observe a faixa mineral arrastando uma amostra mineral através de uma placa de porcelana. Compare a cor da faixa com a cor mineral. Na maioria dos casos, a cor da faixa é semelhante à cor mineral. No entanto, alguns minerais exibem diferenças entre a cor da faixa e a cor geral. Repita essas etapas com as outras amostras minerais.

Para analisar a dureza mineral, primeiro tente arranhar uma placa de vidro com as amostras minerais. O vidro está próximo ao meio da escala de dureza de Mohs. Os minerais que são capazes de arranhar o vidro são geralmente classificados como materiais duros. Separe as amostras por capacidade de arranhar o vidro. Teste os materiais dentro dos grupos duros e macios, raspando os minerais uns contra os outros. Aqueles que são capazes de arranhar um mineral são mais duros do que aqueles que são arranhados. Classifique os minerais de acordo com sua dureza.

Em seguida, o ferromagnetismo pode ser medido primeiro descascando alguns grãos do mineral, magnetita neste exemplo, usando um prego de alvenaria. Usando uma barra magnética, observe o comportamento dos flocos minerais com o ímã. Se o ímã pegar os flocos, o mineral exibe ferromagnetismo. Em seguida, verifique a interação com uma agulha de bússola. Coloque a amostra mineral lado a lado com cerca de quinze centímetros de espaço entre elas. Diminua lentamente o espaço entre o mineral e a bússola. Se a amostra for magnética, a agulha da bússola apontará para a amostra, aumentando à medida que o espaço diminui. Repita essas etapas para as outras amostras minerais.

A identificação das propriedades físicas de rochas e minerais é um primeiro passo fundamental na identificação mineral. Embora esses testes de propriedades físicas sejam ferramentas valiosas para identificar minerais no campo, agora estão disponíveis técnicas de laboratório que permitem a caracterização detalhada dos materiais. Por exemplo, a caracterização detalhada de materiais para uso em aplicações como baterias de íon de lítio pode ser realizada usando difração de raios X ou XRD. O XRD utiliza o padrão de difração regular dos feixes de raios X para determinar a estrutura cristalina de um material e permitir a caracterização estrutural detalhada.

As células de bigorna de diamante são dispositivos capazes de atingir uma pressão extremamente alta, devido à extrema dureza dos diamantes. Neste exemplo, uma célula de bigorna de diamante foi usada para sintetizar e analisar novas fases da matéria a uma pressão extremamente alta. A amostra foi carregada em uma célula de bigorna de diamante e montada dentro de uma câmara de cobre resfriada a água. O dispositivo foi então montado em um palco alinhado com uma fonte de raios-X síncrotron.

A síntese de materiais a 15 GPa e 1.700 Kelvin foi medida por difração de raios-X.

Você acabou de assistir ao segundo vídeo da JoVE sobre as propriedades físicas dos minerais. Agora você deve entender os testes básicos de campo usando cor, estria, dureza, magnetismo e reatividade com ácido para identificar e caracterizar uma amostra mineral.

Obrigado por assistir!