Minerais

O que são minerais?



Os minerais são a base das indústrias da construção, manufatura e agricultura.


Rodocrosita: Espécime de rodocrosita da mina de Sunnyside, San Juan County, Colorado. Rodocrosita é um mineral carbonato de manganês (MnCO3) que é usado como minério de manganês e também é cortado como uma pedra preciosa. Imagem USGS.

Usamos minerais todos os dias!

Toda pessoa usa produtos feitos de minerais todos os dias. O sal que adicionamos à nossa comida é o halito mineral. Os comprimidos antiácidos são feitos a partir da calcita mineral.

São necessários muitos minerais para fazer algo tão simples quanto um lápis de madeira. O "chumbo" é feito de minerais de grafite e argila, a banda de latão é feita de cobre e zinco e a tinta que a cor contém pigmentos e cargas feitas de uma variedade de minerais. Um telefone celular é fabricado com dezenas de minerais diferentes, provenientes de minas em todo o mundo.

Os carros que dirigimos, as estradas que percorremos, os prédios em que vivemos e os fertilizantes usados ​​para produzir nossos alimentos são todos feitos com minerais. Nos Estados Unidos, cerca de três trilhões de toneladas de commodities minerais são consumidas a cada ano para apoiar o padrão de vida de 300 milhões de cidadãos. São cerca de dez toneladas de materiais minerais consumidos por cada pessoa, todos os anos.

Itens comuns feitos de minerais: A maioria das coisas que usamos em nossa vida diária é feita de minerais ou produzida com produtos minerais. Comprimidos antiácidos são feitos de calcita, sal de mesa é halito triturado, vários minerais são usados ​​para fazer um lápis de madeira e dezenas de minerais de muitos países diferentes são usados ​​para fazer um telefone celular.

Você sabia? O "m" branco em um pedaço de doce da M&M é um pigmento de óxido de titânio, provavelmente produzido a partir do rutilo mineral.

Estrutura do halito mineral: O mineral "halito" possui uma composição química de NaCl. Isso significa que ele contém números iguais de átomos de sódio e cloreto. Nesse caso, são átomos com carga elétrica, conhecidos como íons. Esses íons são organizados em um padrão cúbico que se repete em todas as direções. Os pequenos íons de sódio são posicionados entre os íons maiores de cloreto.

O que são minerais?

Para atender à definição de "mineral" usada pela maioria dos geólogos, uma substância deve atender a cinco requisitos:

  • ocorrendo naturalmente
  • inorgânico
  • sólido
  • composição química definitiva
  • estrutura interna ordenada

"Ocorrendo naturalmente" significa que as pessoas não conseguiram. O aço não é um mineral porque é uma liga produzida por pessoas. "Inorgânico" significa que a substância não é produzida por um organismo. Madeira e pérolas são feitas por organismos e, portanto, não são minerais. "Sólido" significa que não é um líquido ou um gás à temperatura e pressão padrão.

"Composição química definida" significa que todas as ocorrências desse mineral têm uma composição química que varia dentro de uma faixa limitada específica. Por exemplo: o halito mineral (conhecido como "sal-gema" quando é extraído) possui uma composição química de NaCl. É constituído por um número igual de átomos de sódio e cloro.

"Estrutura interna ordenada" significa que os átomos de um mineral são organizados em um padrão sistemático e repetitivo. A estrutura do halito mineral é mostrada na ilustração nesta página. A halita é composta por uma proporção igual de átomos de sódio e cloro dispostos em um padrão cúbico.

Você sabia? Embora a água líquida não seja um mineral, é um mineral quando congela. O gelo é um sólido inorgânico natural, com uma composição química definida e uma estrutura interna ordenada. Saber mais.

A palavra "mineral"

A palavra "mineral" é usada de várias maneiras diferentes. A definição dada acima é uma definição formal preferida pelos geólogos.

A palavra também tem um significado nutricional. É usado em referência aos muitos produtos químicos inorgânicos que os organismos precisam para crescer, reparar tecidos, metabolizar e executar outros processos corporais. Os nutrientes minerais para o corpo humano incluem: ferro, cálcio, cobre, enxofre, fósforo, magnésio e muitos outros.

Um uso arcaico da palavra "mineral" vem da taxonomia lineana, na qual todas as coisas podem ser atribuídas aos reinos animal, vegetal e mineral.

A palavra "mineral" também é usada inconsistentemente em geologia. Na mineração, qualquer coisa obtida do solo e usada pelo homem é considerada uma "mercadoria mineral" ou um "material mineral". Estes incluem: pedra britada, que é um produto fabricado feito de pedras britadas; cal, que é um produto fabricado feito de calcário ou mármore (ambos compostos pelo mineral calcita); carvão que é orgânico; petróleo e gás que são fluidos orgânicos; rochas como granito que são misturas de minerais; e rochas como obsidiana, que não possuem composição definida e estrutura interna ordenada.

Minerais em rochas: A maioria das rochas são agregados de minerais. Esta rocha, um pegmatito de granito, é uma mistura de grãos minerais. Contém ortoclase rosa, quartzo leitoso, hornblenda preta e biotita preta.

Commodities minerais na indústria


2010 Estados Unidos Consumo de commodities minerais
Mineral CommodityMilhões de toneladas métricas
Pedra Esmagada1,200.0
Areia e cascalho786.1
Sal55.8
Minério de ferro48.0
Rocha de fosfato30.5
Gesso22.5
Argilas21.3
Dimension Stone14.0
Lima18.5
Enxofre11.30
Bauxita8.4
Potassa5.6
Soda Ash5.2
Barite2.66
Cobre1.74
Conduzir1.40
Os valores acima são estimativas do consumo de commodities minerais do United States Geological Survey. Muitas outras mercadorias podem ser adicionadas a esta tabela.

A indústria da construção é o maior consumidor de commodities minerais. A pedra britada é usada para fundações, base de estradas, concreto e drenagem. Areia e cascalho são usados ​​em concreto e fundações. Argilas são usadas para fazer cimento, tijolos e azulejos. O minério de ferro é usado para fazer barras de reforço, vigas de aço, pregos e fios. Gesso é usado para fazer drywall. A pedra de dimensão é usada para revestimentos, rebaixamentos, pisos, degraus de escadas e outros trabalhos arquitetônicos. Esses são apenas alguns dos muitos usos desses produtos na construção.

Na agricultura, rocha fosfática e potássio são usadas para produzir fertilizantes. A cal é usada como tratamento de solo neutralizador de ácido. Nutrientes minerais são adicionados à alimentação animal.

A indústria química utiliza grandes quantidades de sal, cal e carbonato de sódio. Grandes quantidades de metais, argila e enchimentos / extensores minerais são usados ​​na fabricação.

Escala da dureza de Mohs é um conjunto de minerais de referência usados ​​para testes de dureza em sala de aula. Determinar a dureza de um mineral é um dos testes mais importantes usados ​​na identificação de minerais.

A melhor maneira de aprender sobre minerais é estudar com uma coleção de pequenas amostras que você pode manipular, examinar e observar suas propriedades. Coleções de minerais baratas estão disponíveis na loja Geology.com.

O teste ácido: Geólogos usam ácido clorídrico diluído para identificar minerais de carbonato. Minerais de carbonato efervescem com vários níveis de vigor em contato com o ácido.

Propriedades físicas dos minerais

Existem aproximadamente 4000 minerais diferentes, e cada um desses minerais possui um conjunto único de propriedades físicas. Eles incluem: cor, faixa, dureza, brilho, diafanidade, gravidade específica, clivagem, fratura, magnetismo, solubilidade e muito mais. Essas propriedades físicas são úteis para identificar minerais. No entanto, eles são muito mais importantes na determinação dos usos industriais potenciais do mineral. Vamos considerar alguns exemplos.

O talco mineral, quando moído em pó, é perfeitamente adequado para uso como pó para pés. É um pó macio e escorregadio, portanto não causa abrasão. Tem a capacidade de absorver umidade, óleos e odores. Adere à pele e produz um efeito adstringente - mas lava-se facilmente. Nenhum outro mineral possui um conjunto de propriedades físicas que são tão adequadas para esse fim.

O halito mineral, quando triturado em grãos pequenos, é perfeitamente adequado para dar sabor aos alimentos. Tem um sabor salgado que a maioria das pessoas considera agradável. Dissolve-se rápida e facilmente, permitindo que o seu sabor se espalhe pelos alimentos. É macio, portanto, se alguns não dissolverem, não danificarão os dentes. Nenhum outro mineral possui propriedades físicas mais adequadas para esse uso.

O ouro mineral é perfeitamente adequado para uso em jóias. Ele pode ser facilmente moldado em um item personalizado de joalheria por um artesão. Tem uma cor amarela agradável que a maioria das pessoas gosta. Tem um brilho brilhante que não mancha. Sua alta gravidade específica fornece um "peso pesado" preferido pela maioria das pessoas em relação aos metais mais leves. Outros metais podem ser usados ​​para fazer jóias, mas essas propriedades tornam o ouro um favorito esmagador. (Algumas pessoas podem acrescentar que a raridade e o valor do ouro são duas propriedades adicionais que o tornam desejável para jóias. No entanto, a raridade não é uma propriedade e seu valor é determinado pela oferta e pela demanda.)

Safira estrela: Uma safira azul escura com estrela de 8 mm x 6 mm cabochão da Tailândia. As inclusões de rutilo na pedra alinham-se com o eixo cristalográfico do corindo para produzir a estrela - que só é claramente visível e centralizada quando a parte de trás da pedra é cortada em 90 graus em relação ao eixo C do cristal. Esta pedra foi tratada termicamente para escurecer a pedra e aumentar a visibilidade da estrela.

Informação Mineral
1 Minerais em Geology.com: Links para conteúdo sobre minerais no site geology.com.
2 Informação Mineral USGS: Links para informações sobre minerais no site do United States Geological Survey.
3 Pesquisas geológicas estaduais e nacionais: Links para sites de pesquisa geológica, a maioria dos quais contém informações sobre minerais encontrados e produzidos em sua localização.
4 Programa de Recursos Minerais do USGS: A única fonte federal de informações científicas sobre potencial mineral, produção, consumo e efeitos ambientais.
5 O banco de dados de minerais e localidades: O maior banco de dados de mineralogia e site de referência da Internet.

Importância das propriedades físicas

As características principais de um mineral que determinam suas propriedades físicas são sua composição e a força das ligações em sua estrutura interna ordenada. aqui estão alguns exemplos:

Galena, um sulfeto de chumbo, tem uma gravidade específica muito mais alta que a bauxita, um hidróxido de alumínio. Essa diferença é devido à sua composição. O chumbo é muito mais pesado que o alumínio.

Diamante e grafite ambos consistem em carbono puro. O diamante é o mineral natural mais difícil, e a grafite é uma das mais macias. Essa diferença ocorre devido aos tipos de ligações que conectam os átomos de carbono em suas estruturas minerais. Cada átomo de carbono no diamante é ligado a outros quatro átomos de carbono com fortes ligações covalentes. A grafite tem uma estrutura de chapa na qual átomos dentro das chapas são ligados entre si com fortes ligações covalentes, mas as ligações entre as chapas são ligações elétricas fracas. Quando a grafite é arranhada, as ligações fracas falham facilmente, tornando-a um mineral macio.

As pedras preciosas rubi e safira são variações de cor do mineral corindo. Essas diferenças de cores são causadas pela composição. Quando o corindo contém quantidades vestigiais de cromo, exibe a cor vermelha de um rubi. No entanto, quando contém quantidades vestigiais de ferro ou titânio, exibe a cor azul da safira. Se, no momento da cristalização, estiver presente titânio suficiente para formar pequenos cristais do rutilo mineral, uma safira estrela poderá se formar. Isso ocorre quando pequenos cristais de rutilo se alinham sistematicamente dentro da estrutura cristalina do corindo para obter um brilho sedoso que pode produzir uma "estrela" alinhada com o eixo cristalográfico primário (veja a foto).