Óxidos e hidróxidos · 2020. 6. 30. · Óxidos e hidróxidos • minerais usados desde os...
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Óxidos e hidróxidos• minerais usados desde os
primórdios da humanidade • principais minerais de
minérios metálicos• freqüentemente ocorrem
associados entre si• os óxidos em geral são
opacos• os hidróxidos em geral
ocorrem em misturas complexas, pouco cristalinas (ex. bauxita, limonita, nódulos Mn)
pinturas ruprestesGruta de Lascaux, Françapaleolítico (entre 15.000 e 17.000 anos de idade)
Evolução mineral
Mais da metade dos minerais conhecidossão produto de alteração hidratada e oxidada de outros minerais (não apenas óxidos e hidróxidos, mas também sulfatos, silicatos, etc...)
Hazen & Ferry (2010)
Abundância do minério de ferro
Óxidos
• a classe dos óxidos é sub-dividida com base na proporção X:O
• Óxidos simples (metal X:O)– exemplo: X2O, XO, X2O3
• Óxidos múltiplos (metal X: metal Y:O)– exemplo: XY2O3
Óxidos• X2O e XO
– cuprita Cu2O– gelo H2O– zincita ZnO– periclásio MgO
• X2O3– grupo da hematita
corindon Al2O3hematita Fe2O3ilmenita FeTiO3
• XO2– grupo do rutilo
rutilo TiO2pirolusita MnO2cassiterita SnO2
– uraninita UO2
• XY2O4– grupo do espinélio
espinélio MgAl2O4magnetita Fe3O4cromita FeCr2O4
– crisoberilo BeAl2O4
• Outros– perovskita CaTiO3
– columbita FeNb2O6
– zirconolita CaZrTi2O7
gelo H2O
gelo H2O
gelo H2O
• O gelo é um cristal molecular: consiste de moléculas de H2O ligadas por pontes de hidrogênio.
• cada molécula de H2O é coordenada de forma tetraédrica.
gelo H2O
hexagonaldureza 4 cor vermelha alaranjadatraço laranja amarelado
minério de zinco, raro
zincita ZnO
periclásio MgO
isométricodureza 5,5 traço incolorocorre como grãos disseminados em mármoresraro
San Vito quarry, Somma-Vesuvius Complex, Naples Province, Italywww.mindat.org
grupo da hematita X2O3
hexagonal
• corindon Al2O3
• hematita Fe2O3
• ilmenita FeTiO3
Empacotamento hexagonal e compacto do oxigênio
Estrutura do grupo da hematitacorindon (Al2O3) ou hematita (Fe2O3)
2/3 dos sítios octaédricos ocupados por Al3+ ou Fe3+
corte perpendicular a a (linha verde)corte perpendicular a c
c
c b
a
Estrutura do grupo da hematita
corindon (Al2O3) ilmenita (FeTiO3)
Fe2+
Ti4+
distribuição ordenada de Fe2+ e Ti4+ em camadas alternadas
Estrutura do grupo da hematita
ilmenita (FeTiO3)
cc
ba
corindon Al2O3
clivagem {0001}cristais prismáticos, por vezes em forma de barrilbrilho vítreo, alocromático
rubi, vermelho (pequenas quantidades de Cr)
safira, azul (pequenas quantidades de Fe e Ti)
ou outras cores (branco, cinza, cinza azulado, amarelo, verde)
Ocorrência: rochas ígneas e metamórficas ricas em Al(e.g. sienitos, pegmatitos, metapelitos, etc...)Usos: gemas e abrasivos
corindon Al2O3
Minstral Mine, Harts Ranges, AustraliaRuby in Granitic matrix from the Hartz Ranges. Ruby crystal is 15mm across. www.mindat.org
Safira, Paraíba, Brasilwww.mindat.org
brilho metálico (especularita), pode ser terrosa em agregados finos.cor cinza escura a negratraço vermelho escuro
hematita Fe2O3
hematita Fe2O3
• Acima de 1050oC possui solução sólida com ilmenita (FeTiO3).
• principal minério de ferro (Quadrilátero, Carajás, etc...)
• formada pela alteração de minerais com Fe em qualquer tipo de rocha; também é constituinte principal das formações ferríferas pré-cambrianas.
Serra das Éguas, Brumado, Bahia, Brasilwww.mindat.org
ilmenita FeTiO3
brilho metálico a submetálicocor cinza escura a negratraço negrosoluções sólidas com hematitaimportante fonte de titânio (aços, pigmentos)
mineral acessório comum em rochas ígneas e metamórficase em sedimentos detríticos
diagrama isotérmico 600oC
soluções sólidas no sistema FeO – Fe2O3 -TiO2
exsolução de hematita (lamelas claras) em ilmenita
soluções sólidas no sistema FeO – Fe2O3 -TiO2
grupo do rutilo XO2
tetragonal
• rutilo TiO2– principalmente metamórfico
• pirolusita MnO2– principalmente em precipitados de baixa
temperatura• cassiterita SnO2
– principalmente em pegmatitos
grupo do rutilo XO2
Ti, Mn ou Sn em coordenação octaédrica
rutilo TiO2
prismas de faces estriadas, por vezes acicularbrilho submetálicopode ser translúcido vermelhocor vermelha acastanhada, negratraço vermelho pálido
mineral acessório com ampla distribuição em rochas ígneas e metamórficas, mas geralmente seu pequeno tamanho dificulta a identificação
polimorfos (baixa T)anatásio (tetr)brookita (ortorr)
rutilo TiO2
Novo Horizonte, Bahia, Brazil.Golden rutile and mirror-luster hematite. www.mindat.org
rutilo TiO2
quartzo rutilado (SiO2 – TiO2)
cassiterita SnO2
cristais prismáticos, freqüentes geminações em cotoveloclivagem {010} imperfeita
brilho submetálicocor negra ou marrom escuratraço branco a cinza
comumente encontrada em veios hidrotermais de alta T, próximo a granitos
principal minério de estanho
lembra o rutilo mas possuimaior peso específico
tetragonalacicular ou granular fina, raros cristais bem desenvolvidosformas dendríticasclivagem {110}H 1 – 2 G 4,75brilho metálicocor negratraço negro
principal minério de manganês
pirolusita Mn4+O2
simetria cúbica (similar à fluorita)raros cristais bem formados, octaédricosvariedade pitchblenda - agregados maciços ou botrioidais
brilho submetálico semelhante ao do pichecor negratraço negro acastanhado
principal minério de urânio
uraninita UO2
uraninita UO2
urânio em coordenação cúbica
Porque tem uma estrutura diferente da estrutura do rutilo (TiO2)?
XO2
rutilo uraninita
grupo do espinélio XY2O4
cúbico
• espinélio MgAl2O4
• magnetita Fe3O4
• cromita FeCr2O4
• etc..solução sólida (Mg,Fe2+,Mn,Zn,Ni)(Al,Fe3+,Cr)2O4
bivalentes trivalentes
grupo do espinélio XY2O4
espinélio Mg Al2 O4
gahnita Zn Al2 O4
hercinita Fe2+ Al2 O4
cromita Fe2+ Cr2 O4
magnetita Fe2+ Fe23+ O4
magnetita Fe3+ Fe3+Fe2+ O4 magnetita em estrutura invertida
tetraedros octaedros
Grupo do espinélio: substituições de Cr (cromitas) e Al (espinélios s.s.)
cristais octaédricos brilho vítreogeralmente translúcidoalocromático (branca, vermelha, azul, verde)traço branco
quando límpido pode ser usado como gema
espinélio MgAl2O4
Fe3+(Fe2+Fe3+)O4Y(YX)O4 estrutura invertidaY3+ divide-se entre sítios octaédricos e tetraédricosX2+ ocupa sítios octaédricos
brilho metálicocor negratraço negrofortemente magnética
magnetita Fe3O4
importante minério de ferro
3Fe2TiO4 + 0,5O2 = 3FeTiO3 + Fe3O4ulvospinel ilmenita + magnetita
2Fe3O4 + 0,5O2 = 3Fe2O3magnetita hematita
A coexistência de óxidos de Fe e Ti dá importantes informações sobre a
temperatura e as condições de oxidação em que se
formaram as rochas
Usp
HemMt
Ilm
Psb
Rutilo
FpbA coexistência de óxidos de Fe e Ti dá importantes
informações sobre a temperatura e as
condições de oxidação em que se formaram as
rochas
Resultados experimentais para Mt-Usp (Lindsley, 1991)
cúbica, raros cristais octaédricos geralmente massas granulares compactas
brilho metálico a submetálicocor negra, negra acastanhadatraço marrom escuro
ocorre em rochas máficas/ultramáficas
único minério de cromo estrutura cumulática com cromita, plag, cpx (Bushveld)
cromita FeCr2O4
cristais tabulars {001} com faces estriadascomumente geminado {130}brilho vítreoalocromático (verde, marrom, amarela)
crisoberilo BeAl2O4
alexandrita verde na luz do diavermelha em luz artificial
perovskita CaTiO3
ortorrômbico (pseudocúbico)(Ca,Na,Fe2+, Ce, Sr)(Ti,Nb)O3
H 5,5G 3,98-4,84Preta, castanha ou amarela, castanho escuro em lâmina delgada
ocorre em kimberlitos e outras rochas ígneas insaturadas em sílica
MgSiO3 com estrutura da perovskita é o principal mineral do manto inferior
perovskita CaTiO3
CaTiO3MgSiO3
No manto inferior, a sílica polimeriza?
hidróxidos• presença de grupos (OH)- ou moléculas de H2O• a maioria dos hidróxidos é de origem supergênica,
formados em ambiente oxidante, como produto de alteração de outros minerais
• estruturas:– brucita Mg(OH)2 e gibbsita Al(OH)3– goethita FeO(OH)-α e diásporo AlO(OH)-α– lepidocrocita FeO(OH)-γ e bohemita AlO(OH)-γ
• mistura de minerais: – bauxita– limonita– psilomelano
brucita e gibbsita
gibbsita Al(OH)3
monoclínica (pseudohexagonal)brucita Mg(OH)2hexagonal
hexagonaltabular {0001}, comumente laminarclivagem {0001}H 2,5G 2,39brilho vítreo, peroláceo, gordurosocor branca, cinza claraU+ nω = 1,566 nε = 1,581
encontrada em rochas ultramáficas hidratadas
matéria-prima para cerâmicas refratárias
brucita Mg(OH)2
gibbsita Al(OH)3
monoclínicapequenos cristais tabulares {001} pseudohexagonaisclivagem perfeita {001}
H 2,5-3,0G 2,4
cor branca, rosa pálido, verde pálido, cinzento ou castanhoincolor a castanho claro em lâmina delgada
B+
um dos principais constituintes da bauxita
polimorfos de FeO(OH) e AlO(OH)
Ortorrômbico Pbnm Ortorrômbico Amam
diásporo AlO(OH)-αgoethita FeO(OH)-α
boehmita AlO(OH)-γlepidocrocita FeO(OH)-γ
ortorrômbicoG 4,37H 5 – 5,5brilho ausente, terrosotraço amarelo acastanhadopode ser translúcido
goethita α-FeO(OH)
limonitaFeO.OH.nH2O amorfa ou criptocristalinamaciça, terrosa ou botrioidalamarela, laranja, castanho, preto-acastanhado
isotrópica (birrefringência anômala)no microscópio é amarelo, castanho ou vermelho
nome descritivo de uma mistura indeterminada de óxidos e hidróxidos de ferro
goethita + lepidocrocita (criptocristalinas)+ água adsorvida ± hematita
pseudomorfo de pirita
bauxita
não é um mineralbranco, cinza, amarelo, vermelho
mistura de óxidos hidratados de Al:• gibbsita (principal)• diásporo• boehmita
importante minério de alumínio
alteração em condições tropicais:
rochas aluminossilicaticas argilas bauxitas
Como explorar o minério de bauxita?
Bauxita de Paragominas, PA
F.R.L. Faulstich et al. / Spectrochimica Acta Part A 80 (2011) 102– 105
psilomelano
mistura de vários óxidos e hidróxidos de Mn, incluindo, entre outros:
romanechita Ba(Mn2+Mn4+)8O16(OH)4
hollandita Ba(Mn2+Mn4+)8O16
criptomelano KMn8O16
manjiroita (Na,K)Mn8O16 *nH2Otodorokita (Mn,Ca,Mg)Mn3O7 * H2O
Galiléia, MG – www.mindat.org
óxidos e hidróxidos de manganês
Ocorrem como massas finas, geralmente incluindo mais de um tipo mineral. A identificação é difícil por amostra de mão e microscopia.Pirolusita [MnO2] e romanechita [(Ba,H2O)2Mn5O10] são os mais comuns.
diâmetro médio ~ 4cmcontêm mais de 30 espécies minerais, óxidos e hidróxidos de Mncobrem > 40% do fundo do Oceano Pacífico (p.ex.)concentração de outros metais, potencial econômico
nódulos de manganês de fundo oceânico
campo de estabilidade (25oC, 1 atm)Eh = potencial de oxidaçãopH = potencial hidrogeniônico
óxidos e hidróxidos de manganês
Referências
• Nesse, W.D. 2000. Introduction to Mineralogy.; Oxford University Press.
• Deer, W.A., Howie, R.A. & Zussman, J., 2000. Minerais constituintes das rochas, uma introdução. 2a edição. Fundação Calouste Gulbenkian.
• Klein, C. and Hurlbut, C.S., 1993. Manual of Mineralogy (after J.D. Dana). 20th/21st editions. John Wiley & Sons.