segunda-feira, 3 de Junho de 2013

Mineral GRUPO DOS CARBONATOS

  Os carbonatos resultam da combinação do CO3= com metais e metalóides, ou da reação do ácido carbônico com esses elementos. Na natureza o carbono ocorre no estado nativo (grafite, diamante, carvão etc.), formando estruturas orgânicas e constituindo o gás carbônico e o radical carbonato. Quando o C se une com o O, apresenta forte tendência a ligar-se a dois átomos de O, compartilhando dois de seus quatro elétrons de valência com cada um para formar uma unidade química estável (CO2). Outra maneira do C combinar-se com o O resulta no radical CO3=, uma vez que o relação dos raios iônicos conduz à coordenação 3, gerando uma estrutura triângular onde três O envolvem o C coordenador central. Como o O é bivalente e o C tetravalente, a ligação C-O tem força igual a 1+1/3 unidade de carga, portanto maior que a metade da carga do íon O e, nestas condições, cada oxigênio está ligado ao carbono coordenador mais fortemente do que a qualquer outro íon da estrutura. Essa diferença na intensidade de ligação resulta na impossibilidade do compartilhamento dos grupos carbônicos; desta forma, os triângulos C-O constituem-se em unidades separadas com formas achatadas (Figura 1), e configurados em trevo, que são as unidades de estruturação básicas dos carbonatos, sendo responsáveis pelas propriedades características desse minerais.
    O radical carbonato em presença do íon H+ torna-se instável e decompõe-se, gerando o CO2, uma vez que esta estrutura é mais estável, produzindo a reação de efervescência quando os carbonatos são atacados por ácidos.
    Na organização estrutural dos minerais desse grupo quanto o radical carbonato combina com cátions bivalentes em coordenação 6, a estrutura resultante possui geometrias simples, do tipo calcita, onde se alternam as camadas de cátions metálicos e ânions carbonato. A estrutura resultante pode ser comparada a da halita, onde os íons Na são substituídos por Ca e o Cl, pelos grupos carbônicos, comprimida e achatada ao longo de um dos eixos ternários, de modo que as faces fazem entre si ângulos de 74º55', em vez de 90º do cubo. O eixo segundo o qual ocorreu o achatamento é agora o único ternário (eixo cristalográfico C) e está disposto perpendicularmente às camadas que se alternam, de íons de cálcio e de carbonato. Os grupos carbonato achatados, em lugar dos íons esféricos de cloro, reduzem a simetria do sistema isométrico da halita, para o romboédrico da calcita. Cada íon cálcio está coordenado em relação a seis íons oxigênio e cada íon oxigênio está coordenado a dois de cálcio. A clivagem característica do grupo da calcita, semelhantemente à clivagem da halita, é paralela aos planos mais amplamente espaçados de máxima densidade de átomos, mas por causa da redução na simetria pelo achatamento a clivagem é romboédrica em vez de cúbica.
    A ligação C-O é algo covalente, mais forte, que a ligação dominantemente iônica do radical com os íons metálicos. Dessa forma, as propriedades dos minerais do grupo da calcita são conferidas basicamente pelos íons metálicos; assim, a densidade relativa da maior parte dos membros é proporcional ao peso atômico do cátion, desde que possuam raios iônicos similares, sendo que no caso de cátions pequenos, como é o caso do Mg em relação ao Ca, resulta em um empacotamento mais compacto, permitindo, mais do que compensar seu peso atômico menor, resultar no fato da magnesita ser bem mais densa que a calcita.
   

Figura 1 - Tetraedro do íon carbonato  
C - carbonoO - oxigênio
     Dentro do grupo isoetrutural dos carbonatos ortorrômbicos (grupo da calcita) ocorrem substituições dos cátions (Ca, Fe, Mn, Mg, Zn etc.) dentro dos limites impostos por seus tamanhos relativos, produzindo substância intermediárias entre os compostos, com as propriedades físicas variando proporcionalmente às quantidades dos íons. Cabe ressaltar que a substituição do Ca na calcita pelos íons Fe, Mg e Mn não é completa, nem perfeitamente fortuita por causa do grande tamanho do íon Ca, sendo a substituição do Ca pelo Mg e do Mg pelo Ca particularmente difícil por causa das grande diferença nos raios (33%). Dessa forma, se a cristalização de carbonatos a partir de soluções ricas em Ca e Mg tende a não formar calcita e dolomita e sim cristais estratificados consistindo de camada de íons carbonato alternando, em primeiro lugar, com uma camada de íons Mg e, depois, com outra de íons cálcio, tem-se o mineral dolomita, que pode ser considerado um sal duplo. Assim, a estrutura da dolomita é semelhante à da calcita, com camadas de cátions perpendiculares ao eixo C alternando com as de íons carbonato, mas, com camadas alternadamente de Ca e Mg. Disto resulta que na calcita os eixos binários cruzam-se nos íons carbono do centro do grupo carbonato com camadas idênticas acima e abaixo, enquanto na dolomita não existem esses eixos binários por causa da falta de equivalência (camada de Mg acima e Ca embaixo, e vice-versa), reduzindo a simetria a um centro de simetria e um eixo ternário de roto-inversão (classe romboédrica).
     Quando íons carbonatos se unem a íons bivalentes grandes, não permitindo coordenação estável 6, resultam estruturas ortorrômbicas do tipo da aragonita. Nessa estrutura os íons metálicos estão coordenados a nove íons O e cada íon O, coordenado a três íons cálcio. Os cátions metálicos e triângulos C-O dispõem-se em planos perpendiculares ao eixo C, estando os cátions arranjados de maneira similar ao empacotamento hexagonal compacto, o que dá origem a uma simetria pseudo-hexagonal, que se reflete nos ângulos do cristal e na geminação cíclica pseudo-hexagonal, característica de todos os membros do grupo.
    Nos carbonatos ortorrômbicos a solução sólida é mais limitada do que nos romboédricos e, a exemplo destes, o Ca e o Ba, respectivamente o menor e o maior íons do grupo ortorrômbico, formam um sal duplo similar à dolomita. Também neste grupo as diferenças das propriedades químicas dos minerais são conferidas pelos cátions; desta forma, a densidade relativa é aproximadamente proporcional à massa dos íons metálicos.
    O carbonato de cálcio (CaCO3) cristaliza-se no sistema trigonal e ortorrômbico devido ao fato da relação dos raios iônicos entre o Ca e o O (0,73) estar próxima do limite superior de estabilidade da coordenação 6, que gera estrutura romboédrica (calcita). Desta forma, pressões altas ou a presença de cátions grandes, tais como Ba, Sr, Pb etc., catalisam a desestabilização da coordenação 6 e geram estrutura ortorrômbica (aragonita). 

Calcita 
Foto do Mineral Forma Cristalográfica
Cristais romboédricos de calcita
Direções ópticas e cristalográficas
Fórmula Química - CaCO3
Composição -
Carbonato de Cálcio. 53,0% CaO , 44,0% CO2
Cristalografia -
Trigonal
        Classe -
Hexagonal escalenoédrica

Propriedades Ópticas -
Uniaxial negativo

Hábito -
Prismático, romboédrico ou Escalenoédrico
Clivagem -
Perfeita {10-11}, com ângulo de 74º55'
Partição -
Ao longo das lamelas de geminação segundo {01-12}
Dureza -
3
Densidade relativa -
2,72
Brilho -
Vítreo a terroso
Cor -
Usualmente branco ou incolor, cinza, vermelho, verde , azul e amarelo. Também, quando impura, castanho a preto

Associação -
Os cristais de calcita podem incluir quantidades consideráveis de areias de quartzo (até 60%) e formam o chamado cristal de arenito.
Propriedades Diagnósticas -
Dureza 3, clivagem perfeita, cor e brilho vítreo. Distingue-se da dolomita, pela efervecência em HCl e da aragonita por ter menor densidade e clivagem romboédrica.
Ocorrência -
É um dos minerais mais comuns e disseminados. Ocorre como massas rochosas sedimentares enormes e amplamente espalhadas, nas quais é o único mineral preponderante, sendo o único presente em certos calcários. É um constituinte importante de margas e pelitos calcários.
    As rochas calcárias formam-se por processos orgânicos e inorgânicos. No primeiro caso resulta da deposição em fundo marinho, de grandes camadas de material calcário, sob a forma de carapaças e esqueletos de animais marinhos. Uma proporção menor dessas rochas formam-se inorgânicamente pela precipitação direta de carbonato de cálcio em soluções aquosas.

Usos -
O emprego mais importante da calcita é na fabricação de cimentos e cal para argamassa. Também é usado como corretor de pH em solos ácidos.

Ankerita 

Foto do Mineral Forma Cristalográfica
Cristais de ankerita ( róseos ) em rocha
Direções ópticas e cristalográficas
Fórmula Química - Ca(Mg,Fe) (CO3)2
Composição -
Carbonato de cálcio e magnésio/Ferro. 27,2% CaO , 5,9% MgO , 20,9% FeO , 3,4% MnO , 42,5%  CO2
Cristalografia - Trigonal
        Classe - Romboédrica

Propriedades Ópticas -
Uniaxial negativo

Hábito - Romboédrico,
podendo ser colunar e fibroso
Clivagem -
Perfeita {10-11}, com ângulo de clivagem de 73º 45'
Dureza -
3,0 - 4
Densidade relativa - 2,86 - 2,93
Brilho - vítreo a perláceo
Cor -
Branco, incolor, verde, amarelo, marrom e rosa na presença de manganês ou cobalto

Associação -
Associada a dolomita e calcita, e  rochas como calcário, dolomitos e marga.
Propriedades Diagnósticas - Hábito euedral, pouco reativa em ácido clorídrico,  alto índice de refração.
Ocorrência - Ocorre frequentemente em dolomitos, podendo ser encontrada em sedimentos ricos em ferro sob a forma de veios, concreções e grãos. Pode ocorrer também em rochas metamórficas ricas em ferro e depósitos minerais de origem hidrotemal.
Usos -
Pedra de construção e ornamental, fonte de magnésia, processos básicos de fabricação de aço, entre outros.  

Aragonita 
Foto do Mineral Forma Cristalográfica
Cristais prismáticos de aragonita 
Direções ópticas e cristalográficas
Fórmula Química - CaCO3
Composição -
Carbonato de cálcio, polimorfo da calcita. 56% CaO , 43% CO2
Cristalografia -
Ortorrômbico
        Classe -
Bipiramidal rômbica

Propriedades Ópticas -
Biaxial negativo

Hábito -
Piramidal acicular, tabular ou pseudo-hexagonal
Clivagem -
Imperfeita {010} e {110}
Dureza -
3,5 - 4
Densidade relativa -
2,95
Brilho -
Vítreo
Cor -
Incolor, branco, amarelo-pálido e colorida variavelmente. Transparente a translúcida

Associação -
Em fontes termais, está associado a camadas de gipso e depósitos de minério de ferro, onde podem ocorrer as formas que se assemelham a coral, chamadas de flor do ferro.
Propriedades Diagnósticas -
Distingue-se da calcita por sua densidade relativa mais elevada e pela ausência de clivagem romboédrica.
Ocorrência - 
É menos estável do que a calcita e muito menos comum. Forma-se dentro de uma estreita faixa de condições fisico-químicas, representada por baixas temperaturas, perto dos depósitos superficiais na presença de cátions grandes e em ambientes de alta pressão.
Usos -
Fabricação de cimentos, corretor de pH em solos ácidos.

 Azurita


Fórmula Química - Cu3(CO3)2(OH)2

Composição - Carbonato básico de cobre 69,2% CuO ,  25,6% CO2 ,  5,2% H2O

Cristalografia - Monoclínico
        Classe -
Prismática

Propriedades Ópticas - Biaxial positivo

Foto do Mineral
       Azurita, em azul, associado a malaquita (verde)
Hábito - Complexo, podendo apresentar grupos esféricos e radiados
Clivagem - Ausente
Dureza -
3,5 - 4                                                                                                                                                               Densidade relativa - 3,77
Brilho -
Vítreo
Cor -
Azul-celeste intenso
Associação -
Associado a azurita, cuprita, cobre nativo óxidos de ferro e vários sulfetos de cobre e de ferro.
Propriedades Diagnósticas - Cor, efervecêmcia em ácido clorídrico.
Ocorrência - 
Minério de cobre supérgeno. Encontrado em porções oxidadas dos filões de cobre. pode ocorrer também nos veios de cobre; que penetram em calcários
Usos - Minério de cobre de menor importância..


 Cerussita
Foto do Mineral Forma Cristalográfica
Cristais tabulares de cerussita
Direções ópticas e cristalográficas
Fórmula Química - PbCO3
Composição -
Carbonato de Chumbo. 83,5% PbO , 16,5% CO2
Cristalografia - Ortorrômbico
        Classe -
Bipiramidal rômbica

Propriedades Ópticas - Biaxial negativo
Hábito - Variado, podendo ser tabular
Clivagem -
Boa {110}
Dureza -
3 - 3,5
Densidade relativa -
6,55
Brilho -
Adamantino
Cor - Incolor, branco ou cinzento

Associação - Associada a galena, esfalerita e a vários minerais secundários, tais como anglesita, piromorfita, smithsonita e limonita.
Propriedades Diagnósticas - Densidade relativa elevada, cor branca e brilho adamantino. A forma cristalina e a efervecência no ácido nítrico a quente servem para distingui-la da anglesita.
Ocorrência - 
É um minério de chumbo supérgeno, importante e amplamente disseminado, formado pela ação das águas carbonatadas sobre a galena, na zona superior dos veios de chumbo.
Usos - Importante mineral de minério de chumbo.


Dolomita 

Foto do Mineral Forma Cristalográfica
Cristal de dolomita (centro), envolto por quartzo
Direções ópticas e cristalográficas
Fórmula Química - CaMg (CO3)2
Composição -
Carbonato de cálcio e magnésio. 30,4% CaO , 21,7% MgO , 47,7% CO2
Cristalografia - Trigonal
        Classe - Romboédrica

Propriedades Ópticas -
Uniaxial negativo

Hábito - Romboédrico
Clivagem -
Perfeita {10-11}, com ângulo de clivagem de 73º 45'
Dureza -
3,0 - 4
Densidade relativa - 2,85
Brilho - vítreo a nacarado
Cor -
Róseo, podendo ser incolor, branco, cinzento, verde, castanho e preto

Associação - Pode ocorrer com nitratos, calcita e aragonita.
Propriedades Diagnósticas - A variedade cristalizada distingu
e-se por seus cristais romboédricos curvos e, usualmente por sua cor rósa-carne. A variedade rochosa maciça distingue-se do calcário por sua reação menos intensa com o ácido clorídrico.
Ocorrência - Ocorre principalmente
sob a forma de calcário dolomítico ou mármore dolomítico em porções rochosas extensas, possivelmente formado a partir de calcários pela substitução do cálcio pelo magnésio. Ocorre também como mineral de filão, em veios de zinco ou chumbo em calcários.
Usos -
Pedra de construção e ornamental, corretivo de solos ácidos, fonte de magnésia, usada preparação de revestimentos refratários de conversores, nos processos básicos de fabricação de aço, entre outros.

 Estroncianita


Foto do Mineral Forma Cristalográfica
Cristais aciculares de estroncianita
Direções ópticas e cristalográficas
Fórmula Química - SrCO3
Composição -
Carbonato de Estrôncio. 70,2% SrO , 29,8% CO2
Cristalografia -
Ortorrômbico
        Classe -
Bipiramidal rômbica

Propriedades Ópticas -
Biaxial negativo
Hábito - Acicular, radial, colunar, fibrosa ou granular
Clivagem -
Boa {110}, com geminação frequente segundo {110}
Dureza -
3,5 - 4
Densidade relativa -
3,7
Brilho -
Vítreo
Cor - Branco, cinzento, amarelo e verde

Associação - Associado a barita, celestita e calcita.
Propriedades Diagnósticas - Densidade relativa elevada e efervecência em ácido clorídrico. Pode ser distinguida da witherita e da aragonita pelo ensaio da chama, e da celestita por sua clivagem menos perfeita e efervecência no ácido.
Ocorrência - É um mineral hidrotermal encontrado em filões ou margas.
Menos frequentemente ocorre em rochas ígneas ou como mineral de ganga nos veios de sulfetos.
Usos - Fonte de estrôncio, o qual é usado na pirotecnia, em chamas vermelhas, foguetes militares, na separação do açucar existente nos melaços e em vários compostos de estrôncio.


Magnesita 

Foto do Mineral Forma Cristalográfica
Foto do mineral mostrando coloração avermelhada
Direções ópticas e cristalográficas
Fórmula Química - MgCO3
Composição -
Carbonato de Magnésio. 47,8% MgO , 52,2% CO2
Cristalografia - Hexagonal
        Classe - Escalenoédrica

Propriedades Ópticas -
Uniaxial negativo

Hábito -
Criptocristalino, terosso, compacto, e em massas granulares
Clivagem - Perfeita {10-10}, com ângulo de 72º 36'
Dureza - 3,5 - 4,5
Densidade relativa - 2,9 - 3,1
Brilho - Vítreo
Cor - Branco, cinzento, avermelhado, amarelo e castanho

Associação -
Associada a serpentina, talco ou rochas dolomíticas.
Propriedades Diagnósticas - As variedades susceptíveis a clivagem distinguem-se da dolomita apenas por sua densidade relativa mais elevada e pela ausência de cálcio abundante. A variedade maciça e branca, assemelha-se a calcedônia impura, distinguindo-se dela por sua dureza inferior
.   
Ocorrência - Comum em veios e massas irregulares, criptocristalinas, derivada da alteração da serpentina através da ação de águas contendo ácido carbônico.
A variedade cristalina, com clivagem, em rochas metamórficas está associada a talco xistos e mica xistos.
Usos -
A magnesita calcinada é usada na fabricação de tijolos para revestimento de fornalhas. Também é fonte de magnésia para produtos químicos industriais.

Malaquita 

Foto do Mineral Variedades
malaquita.jpg (38400 bytes)
Malaquita com hábito botroídal

Fórmula Química - Cu2CO3(OH)
Composição -
Carbonato básico de cobre. 71,9% CuO , 19,9% CO2 , 8,2% H2
Cristalografia -
Monoclínico         
Classe -
Prismática

Propriedades Ópticas -
Biaxial positivo

Hábito -
Botroídal, fibroso
Clivagem -
Perfeita {001}
Dureza -
3,0 - 4
Densidade relativa -
3,7 - 4,1
Brilho -
Entre adamantino e vítreo
Cor -
Verde brilhante

Associação -
Associada a azurita, cuprita, cobre nativo óxidos de ferro e vários sulfetos de cobre e de ferro.
Propriedades Diagnósticas -
Cor verde brilhante, e formas botroídais, e por sua efervecência em HCl. 
Ocorrência - 
Minério de cobre supérgeno. Encontrado em porções oxidadas dos filões de cobre. Pode ocorrer também nos veios de cobre que penetram em calcários. 
Usos -
Minério de cobre.

 


 Rodocrosita
Foto do Mineral Forma Cristalográfica
Rodocrosita com hábito globular
Direções ópticas e cristalográficas
Fórmula Química - MnCO3
Composição -
Carbonato de manganês. 61,7% MnO , 38,3% CO2 
Cristalografia -
Trigonal
        Classe -
Hexagonal escalenoédrica

Propriedades Ópticas -
Uniaxial negativo

Hábito - Granular a compacta
Clivagem -
Perfeita, romboédrica {10-11}
Dureza -
3,5 - 4
Densidade relativa -
3,5 - 3,6
Brilho -
Vítreo
Cor - Rósea a castanho-escuro.

Associação - Associada a prata, chumbo, cobre e outros minerais de manganês.
Propriedades Diagnósticas - Coloração rósea e clivagem romboédrica. Distingue-se da rodonita por sua dureza menor.
Ocorrência - É um mineral relativamente raro, ocorrendo em veios
.
Usos - Minério de manganês de pouca importância.


 Siderita

Foto do Mineral Forma Cristalográfica
siderita.jpg (14256 bytes)
Cristais transparentes de siderita
Direções ópticas e cristalográficas
Fórmula Química - FeCO3
Composição -
Carbonato de ferro. 62,1% FeO , 37,9% CO2 
Cristalografia -
Trigonal
        Classe -
Hexagonal escalenoédrica

Propriedades Ópticas - Uniaxial negativo

Hábito - Globular, granular, compacta, terrosa
Clivagem -
Romboédrica perfeita {1011}
Dureza -
3,5 - 4
Densidade relativa -
3,7 - 3,9
Brilho -
Vítreo
Cor - Castanho-claro a escuro

Associação -
Associada a óxidos, hidróxidos e silicatos.
Propriedades Diagnósticas - Distingue-se dos outros carbonatos por sua cor e densidade relativa alta e da esfalerita por sua clivagem romboédrica.
Ocorrência - 
Frequentemente sob a forma de minério de ferro argiloso, impuro por estar misturada com materiais argilosos, em camadas negras, contaminado por material carbonoso. Pode ocorrer também como finos grãos em rochas sedimentares.    
Usos - Minério de ferro.


Smithsonita
Fórmula Química - ZnCO3
Composição - Carbonato de zinco. 64,8% ZnO, 35,2% CO2 
Cristalografia - Trigonal
        Classe -
Hexagona escalenoédrica

Propriedades Ópticas - Uniaxial negativo
Hábito - Reniforme, botriodal, granular, puverulento
Foto do Mineral
Cristal romboédrico de smithsonita
Clivagem - Romboédrica perfeita {1011}
Dureza -
  5
Densidade relativa -
4,1 - 4,5
Brilho -
Vítreo
Cor - Usualmente castanho-sujo, podende ser incolor branca, vermelha, amarela, azul e rósea

Associação -
Associado a esfalerita, galena, hemimorfita, cerussita, calcita e limonita.
Propriedades Diagnósticas - Efervecência nos ácidos, ensaios para o zinco, dureza, elevada densidade relativa para um carbonato.
Ocorrência - 
É um minério de zinco de origem supérgena, encontrado em depósitos de zinco existentes em rochas calcárias.    
Usos - Utilizado para fins de ornamentação.


Trona 


Fórmula Química - Na3H(CO3).2H2O

Composição - 41.13 % Na2O 19.93 % H2O  38.94 % CO2

Cristalografia -
Monoclínico
        Classe -
Prismático

Propriedades Ópticas -
Biaxial positivo ou  negativo

Hábito -
Fibroso, colunar ou maciço
Foto do Mineral
Cristais de trona
Clivagem - Perfeita em [100] e distinta em [111] e  [001]
Dureza -
2,5
Densidade relativa -
2,11 - 2,17
Brilho -
Vítreo ou sem brilho
Cor -
Cinzento ou amarelado

Associação -
Pode estar associada a minerais salinos como halita e anidrita.
Propriedades Diagnósticas -
Cor, hábito, baixa densidade e dureza.
Ocorrência - 
Ocorre em depósitos lacustres salgados, como resíduo salino.
Usos -
Mineral de minério de sódio.


 Whitherita

Foto do Mineral Forma Cristalográfica
Mineral witherita com cor acinzentada
Direções ópticas e cristalográficas
Fórmula Química - BaCO3
Composição -
Carbonato de bário. 77,7% BaO , 22,3% CO2 
Cristalografia -
Ortorrômbico
        Classe -
Bipiramidal rômbica

Propriedades Ópticas - Biaxial negativo

Hábito -
Variado, muitas vezes tabular paralelamente a {010}
Clivagem -
Clivagem boa {110}
Dureza -
3 - 3,5
Densidade relativa -
4,2 - 4,3
Brilho -
Não metálico, adamantino
Cor - Incolor, branco ou cinzento

Associação -
Frequentemente associada a galena e barita.
Propriedades Diagnósticas - Densidade relativa e efervescência em ácido.
Ocorrência - 
É um mineral relativamente raro, encontrado em veios, associadoa galena.    
Usos - Fonte de menor importância de bário.