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Determinação da dureza relativa de um material

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Resumo do trabalho

Relatório da actividade experimental do trabalho "determinação da dureza relativa de um material", realizado no âmbito da disciplina de Geologia (11º ano).

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Objectivos:

A experiência a seguir relatada teve como objetivos:

• Determinar a dureza relativa de um conjunto de minerais.

Introdução:

Mineral é um corpo natural sólido e cristalino formado em resultado da interação de processos físico-químicos em ambientes geológicos. Cada mineral é classificado e denominado não apenas com base na sua composição química, mas também na estrutura cristalina dos materiais que o compõem.

Em resultado dessa distinção, materiais com a mesma composição química podem constituir minerais totalmente distintos em resultado de meras diferenças estruturais na forma como os seus átomos ou moléculas se arranjam espacialmente (como por exemplo a grafite e o diamante)

Os minerais variam na sua composição desde elementos químicos, em estado puro ou quase puro, e sais simples a silicatos complexos com milhares de formas conhecidas. Embora em sentido estrito o petróleo, o gás natural e outros compostos orgânicos formados em ambientes geológicos sejam minerais, geralmente a maioria dos compostos orgânicos é excluída. Também são excluídas as substâncias, mesmo que idênticas em composição e estrutura a algum mineral, produzidas pela atividade humana (como por exemplos os betões ou os diamantes artificiais).

Propriedades físicas:

As propriedades físicas dos minerais resultam da sua composição química e das suas características estruturais. As propriedades físicas mais óbvias e mais facilmente comparáveis são as mais utilizadas na identificação de um mineral. Na maioria das vezes, essas propriedades, e a utilização de tabelas adequadas, são suficientes para uma correta identificação. Quando não, tal não é possível, ou quando um elevado grau de ambiguidade persiste, como no caso de muitos isomorfos similares, a identificação é realizada a partir da análise química, de estudos de ótica ao microscópio petrográfico ou por difração de raios X ou de neutrões. São as seguintes as propriedades físicas macroscópicas, observáveis sem necessidade de equipamento sofisticado (por vezes designadas, por essa razão, por propriedades de campo):

» Cor — É uma característica extremamente importante dos minerais. Pode variar devido a impurezas existentes em minerais como o quartzo, o corindo, a fluorite, a calcite e a turmalina, entre outros. Noutros casos, a superfície do mineral pode estar alterada, não mostrando sua verdadeira cor. A origem da cor nos minerais está principalmente ligada à presença de iões metálicos, fenómenos de transferência de carga e efeitos da radiação ionizante. Eis alguns exemplos:

• Jade — esverdeado;
• Augite — verde-escuro a preto;
• Cassiterite — verde a castanho;
• Pirite — amarelo-ouro.

» Brilho — O brilho depende da absorção, refração ou reflexão da luz pelas superfícies frescas de fratura do mineral (ou as faces dos seus cristais ou as superfícies de clivagem). O brilho é avaliado à vista desarmada e descrito em termos comparativos utilizando um conjunto de termos padronizados. Os brilhos são em geral agrupados em: metálico e não metálico ou vulgar. Diz-se que o brilho é não metálico, ou vulgar, quando não é semelhante aos dos metais, sendo característico dos minerais transparentes ou translúcidos. Dentro das grandes classes atrás apontadas, o brilho de um mineral pode ser descrito como:

Brilhos não metálicos:

Acetinado — brilho não metálico que faz lembrar o brilho do cetim; é característico dos minerais fibrosos;

Adamantino — brilho não metálico que, pelas suas características, nomeadamente a intensidade, se assemelha ao do diamante (são exemplos a pirargirite e a cerusite;

Ceroso — brilho não metálico que lembra o da cera (é exemplo a variscite); Nacarado — brilho não metálico semelhante ao das pérolas (é exemplo a caulinite);

Resinoso — brilho não metálico que lembra o observado nas superfícies de fartura das resinas (é exemplo a monazite);

Vítreo — brilho não metálico que lembra o do vidro (são exemplos a fluorite, a halite e a aragonite);

Brilhos metálicos:

Metálico — brilho que se assemelha ao dos metais, sendo característico de minerais opacos como a galena, a calcopirite e a pirite;

Submetálico — brilho que faz lembrar o dos metais, mas não tão intenso, sendo característico dos minerais quase opacos como a cromite.

Traço ou Risca — A cor do traço de um mineral pode ser observada quando uma louça ou porcelana branca é riscada. A clorite, a gipsite (gesso) e o talco deixam um traço branco, enquanto o zircão, a granada e a estaurolite deixam, comummente, um traço castanho avermelhado. O traço de um mineral fornece uma importante característica para sua identificação, já que permite diferenciar materiais com cores e brilhos similares.

Propriedades mecânicas:

Clivagem — É a forma como muitos minerais se quebram seguindo planos relacionados com a estrutura molecular interna, paralelos às possíveis faces do cristal que formariam. A clivagem é descrita em cinco modalidades: desde pobre, como na bornite; moderada; boa; perfeita; e proeminente, como nas micas. Os tipos de clivagem são descritos pelo número e direção dos planos de clivagem.

Fratura — Refere-se à maneira pela qual um mineral se parte, exceto quando ela é controlada pelas propriedades de clivagem e partição. O estilo de fracturação é um elemento importante na identificação do mineral. Alguns minerais apresentam estilos de fracturação muito característicos, determinantes na sua identificação.

Dureza — Expressa a resistência de um mineral à abrasão ou ao risco. Ela reflete a força de ligação dos átomos, iões ou moléculas que formam a estrutura. A escala de dureza mais frequentemente utilizada, apesar da variação da dureza nela não ser gradativa ou proporcional, é a escala de Mohs.

Fig. 1 – Escala de Mohs

Densidade — É a medição direta da densidade mássica, medida pela relação direta entre a massa e o volume do mineral.

Material Utilizado:

Material de Laboratório:

• Bisturi;
• Placa de vidro;

Material Geológico:

• Talco;
• Gesso;
• Quartzo;
• Calcite;
• Argila.

Procedimento Experimental:

Determinação da dureza relativa dos diferentes minerais:

1- Preparou-se a bancada de trabalho de forma organizada;

2- Com a unha tentou-se riscar o Talco e anotou-se o resultado;

3- Com o bisturi tentou-se riscar o Talco e anotou-se o resultado;

4- Por fricção do talco numa placa de vidro verificou-se se este a riscava e anotou-se;

5- Com o talco tentou-se riscar outros minerais e inverteu-se o processo;

6- Repetiu-se o procedimento para os restantes minerais.

Resultados:

Resultados dos minerais riscados pelo bisturi e pela unha bem como o grau de dureza em relação ao vidro:

Material	Riscado pela unha	Riscado pelo bisturi	Mais duro que o vidro
Talco	Sim	Sim	Não
Gesso	Sim	Sim	Não
Quartzo	Não	Não	Não
Calcite	Não	Sim	Não

Resultado do grau de dureza de uns minerais em relação aos outros:

Menos duro » Mais duro
Talco	Gesso	Calcite	Quartzo

Discussão dos resultados:

Os Resultados obtidos foram os esperados. Verificou-se que a partir do trabalho realizado durante a experiência foi possível obter resultados em concordância com a escala de Mohs.

Conclusão:

Com esta atividade laboratorial foi possível verificar que o mineral menos duro dos minerais analisados foi o Talco seguido do Gesso, da Calcite e do Quartzo. Concluímos ainda que os minerais que se pode riscar com a unha e com o bisturi são o Talco, o Gesso e a Argila. Já a Argila só pode ser riscada pelo bisturi e o quartzo não é riscado nem pela unha nem pelo bisturi.

Bibliografia:

Dias da Silva, etal, Terra Universo de Vida, 2ª Parte - Biologia, Biologia e Geologia - 11ºano, Porto: Porto Editora 2012.

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