O que é um mineral
Um mineral é uma substância sólida, de ocorrência natural, inorgânica, com composição química definida (podendo variar dentro de limites conhecidos) e estrutura cristalina interna ordenada — ou seja, os átomos organizam-se segundo um padrão geométrico que se repete nas três dimensões.
Mineral — substância sólida, natural, inorgânica, com composição química definida e estrutura cristalina interna ordenada.
Os cinco critérios da definição
A definição de mineral assenta em cinco critérios cumulativos, que têm de se verificar todos ao mesmo tempo:
- Ser sólido à temperatura ambiente.
- Ter ocorrência natural (excluem-se substâncias sintéticas de laboratório, mesmo que quimicamente idênticas a um mineral).
- Ser inorgânico (excluem-se, por convenção clássica, produtos diretamente biológicos).
- Ter composição química definida, expressa por uma fórmula química ou por um intervalo de substituição catiónica conhecido.
- Ter estrutura cristalina ordenada, isto é, um arranjo atómico tridimensional e repetitivo.
São exemplos de minerais o quartzo (SiO2), a halite ou sal-gema (NaCl), a calcite (CaCO3) e o gesso (CaSO4·2H2O).
Minerais amorfos: a exceção
Um material pode cumprir os quatro primeiros critérios (sólido, natural, inorgânico, composição química definida) e ainda assim não ser um mineral, se não tiver estrutura cristalina ordenada. Esses materiais dizem-se amorfos — o vidro vulcânico é o exemplo típico. Não confundir mineral com qualquer sólido natural: materiais amorfos ou de origem biológica direta não são, em rigor, minerais.
Mineral, cristal e rocha
Estes três termos são frequentemente confundidos, mas designam coisas diferentes.
Cristal — manifestação macroscópica ordenada de um mineral: o mesmo arranjo atómico interno expresso numa forma geométrica externa.
Rocha — agregado natural de um ou mais minerais (ou de matéria mineraloide/orgânica), sem composição química fixa.
Um mineral pode existir sem formar um cristal macroscópico bem desenvolvido (por exemplo, em agregados microcristalinos), mas mantém sempre a mesma estrutura interna ordenada. Uma rocha, pelo contrário, é definida pela sua génese e pela associação de minerais que a compõem, não tendo fórmula química própria. Por isso, o granito (rocha) é composto por cristais de quartzo, feldspato e mica (minerais), e um arenito (rocha sedimentar) é um agregado de grãos de quartzo (mineral) cimentados — nenhum dos dois é, ele próprio, um mineral.
Propriedades físicas de identificação de minerais
Para identificar um mineral em amostra de mão, sem recorrer a análise química laboratorial, usam-se sobretudo cinco propriedades físicas: cor, risca, brilho, clivagem/fratura e dureza. Estas propriedades são complementares — a identificação segura de um mineral resulta normalmente da combinação de várias delas, e não de uma só.
Cor e risca
A cor é o aspeto cromático do mineral à luz visível. É a propriedade menos fiável para identificação, porque pode variar com impurezas — o quartzo, por exemplo, pode ser incolor, rosado, violeta ou fumado consoante vestígios de outros elementos.
A risca (ou traço) é a cor do pó do mineral, obtida ao riscá-lo numa placa de porcelana não vidrada. É mais diagnóstica do que a cor da amostra, porque não varia com impurezas superficiais. Um exemplo clássico é a pirite («ouro dos tolos»), que tem cor amarelo-dourada mas risca preto-esverdeada, o que a distingue do ouro (risca amarelo-dourada).
Brilho
O brilho é a forma como a superfície do mineral reflete a luz. Classifica-se tipicamente em metálico ou não metálico, sendo este último subdividido em tipos como vítreo, nacarado, sedoso, resinoso ou terroso, entre outros.
Clivagem e fratura
Clivagem — tendência de um mineral se partir segundo superfícies planas paralelas, definidas por planos de menor coesão na sua estrutura cristalina.
Fratura — rutura de um mineral segundo superfícies irregulares (não planas), típica de minerais sem planos de clivagem bem definidos.
A clivagem resulta diretamente do arranjo atómico interno: existem planos onde as ligações químicas são mais fracas, e é aí que o mineral tende a partir-se de forma previsível. Descreve-se pelo número de direções de clivagem e pelo ângulo entre elas — a mica cliva segundo um único plano, produzindo lâminas finas; a halite cliva segundo três planos perpendiculares, produzindo cubos. Quando não há planos de fraqueza definidos, o mineral parte-se de forma irregular: é o caso do quartzo, que não tem clivagem e apresenta fratura concoidal (superfícies curvas).
Dureza e escala de Mohs
Dureza — resistência que um mineral opõe a ser riscado por outro.
A escala de Mohs ordena 10 minerais de referência por dureza crescente, do mais mole (1) ao mais duro (10), permitindo classificar qualquer mineral por comparação.
| Grau | Mineral |
|---|---|
| 1 | Talco |
| 2 | Gesso |
| 3 | Calcite |
| 4 | Fluorite |
| 5 | Apatite |
| 6 | Ortóclase (feldspato-K) |
| 7 | Quartzo |
| 8 | Topázio |
| 9 | Corindo |
| 10 | Diamante |
A escala de Mohs é uma escala ordinal (relativa), não proporcional: o diamante (10) não é «dez vezes mais duro» do que o talco (1) — a diferença de dureza absoluta entre os últimos degraus é, na realidade, muito maior do que entre os primeiros. Na prática laboratorial, testa-se a dureza tentando riscar o mineral desconhecido com objetos de dureza conhecida: unha (≈2,5), moeda de cobre (≈3,5), lâmina de aço/canivete (≈5,5) ou vidro (≈5,5-6), ou ainda com os próprios minerais de referência da escala.
Isomorfismo e polimorfismo
Isomorfismo — fenómeno em que minerais diferentes partilham a mesma estrutura cristalina mas têm composições químicas diferentes, por substituição de um ou mais iões na rede cristalina (série de solução sólida).
Polimorfismo — fenómeno em que uma mesma composição química cristaliza em duas ou mais estruturas cristalinas distintas, dando origem a minerais diferentes com propriedades físicas diferentes.
| Isomorfismo | Polimorfismo | |
|---|---|---|
| Estrutura cristalina | Igual entre os minerais da série | Diferente entre os minerais |
| Composição química | Diferente (varia por substituição iónica) | Igual (mesma fórmula química) |
| Exemplo | Série das olivinas (forsterite–faialite); série das plagióclases (albite–anortite) | Diamante e grafite (C); quartzo-α, quartzo-β, tridimite e cristobalite (SiO2) |
No isomorfismo, iões de raio e carga semelhantes substituem-se livremente numa estrutura cristalina sem a desorganizar: na série das olivinas, (Mg,Fe)2SiO4, o Mg2+ e o Fe2+ substituem-se mutuamente entre a forsterite (100% Mg, verde-clara) e a faialite (100% Fe, negra); na série das plagióclases há substituição acoplada entre Na+ (albite) e Ca2+ (anortite).
No polimorfismo, o exemplo mais didático é o do carbono: o diamante e a grafite são ambos carbono puro, mas no diamante cada átomo forma quatro ligações covalentes fortes numa rede tridimensional muito compacta (dureza 10), enquanto na grafite os átomos formam camadas hexagonais com ligações fracas entre si (dureza muito baixa, usada como lubrificante e em lápis). O polimorfismo mostra que é a estrutura cristalina — e não apenas a composição química — que determina as propriedades físicas de um mineral.
Utilidade prática dos minerais
As mesmas propriedades físicas e químicas usadas para identificar um mineral explicam também a sua aplicação prática: o talco (dureza 1) usa-se em cosmética e como lubrificante pela sua maciez; o diamante (dureza 10) usa-se em ferramentas de corte e polimento industrial; o quartzo é usado em relojoaria (efeito piezoelétrico) e na indústria do vidro; o gesso é usado na construção civil; e o sal-gema (halite) é usado na alimentação e na indústria química.