Os minerais: conceito e propriedades

Explica o que significa um mineral ter «estrutura cristalina ordenada» e dá um exemplo de cristal que tenhas observado, na natureza, num museu ou no laboratório.

Justifica se estes materiais são minerais, aplicando a respetiva definição: um pedaço de âmbar com um inseto no interior, um cristal de quartzo recolhido na montanha, uma pérola e o sal-gema de uma mina.

Define o que é a dureza de um mineral e explica o que significa o talco ter dureza 1 e o diamante dureza 10 na escala de Mohs.

O que é a escala de Mohs? Nomeia o mineral menos duro e o mais duro da escala e explica como se utiliza para comparar durezas.

Ordena do menos duro para o mais duro estes minerais da escala de Mohs: quartzo (7), gesso (2), diamante (10) e calcite (3). Em seguida, responde: um mineral desconhecido risca a calcite mas é riscado pelo quartzo; entre que valores se situa a sua dureza?

Tens à disposição a tua unha (dureza aproximada de 2,5), uma moeda de cobre (3) e um canivete de aço (5,5). Descreve como usarias estes três objetos para estimar a dureza de um mineral desconhecido, apresentando um exemplo concreto.

O que é a risca de um mineral e como se obtém? Explica por que razão a risca é uma propriedade mais fiável do que a cor para identificar um mineral.

Explica o que é o brilho de um mineral e a diferença entre brilho metálico e não metálico, apresentando um exemplo de mineral para cada tipo.

Uma amostra de quartzo é branca e leitosa e outra é violeta (ametista), mas ambas pertencem ao mesmo mineral. Explica como é possível e que outras propriedades, além da cor, confirmariam que ambas são quartzo.

Descreve como se obtém a risca de um mineral com uma placa de porcelana não polida e deduz o que acontece se o mineral for mais duro do que a placa: deixará risca? Que conclusão retiras nesse caso?

Um mineral desconhecido risca uma moeda de cobre (dureza 3), mas não consegue riscar a lâmina de um canivete de aço (dureza 5,5). Entre que valores se situa a sua dureza? Justifica se poderia ser gesso (dureza 2) ou fluorite (dureza 4).

Dois minerais brancos são muito parecidos: o gesso (dureza 2) e a calcite (dureza 3). Tens à disposição apenas a tua unha (dureza 2,5) e uma moeda de cobre (dureza 3). Descreve um teste para os distinguir e que resultado esperarias obter em cada um.

Desta lista — talco (1), gesso (2), calcite (3), quartzo (7) e diamante (10) — indica que minerais podes riscar com a unha (dureza 2,5) e quais riscam o vidro de uma janela (dureza 5,5), explicando como chegaste a essa conclusão.

Uma amostra apresenta brilho metálico, cor dourada, traço preto-esverdeado e risca o vidro. Um colega afirma que é ouro. Utiliza as propriedades mencionadas para argumentar que se trata de pirite, «o ouro dos tolos», e indica outras duas propriedades que verificarias para o confirmar.

A mica desfaz-se em lâminas finas e a calcite parte-se em blocos de formas regulares. Explica o que nos revelam essas fraturas tão ordenadas sobre a estrutura interna desses minerais.

Tens sobre a mesa dois pares de minerais que se confundem facilmente: um par de aspeto dourado e brilho metálico (pirite e ouro) e outro de aspeto esbranquiçado e brilho vítreo (quartzo e calcite).

1. a) Explica por que razão a cor e o brilho não são propriedades diagnósticas suficientes para distinguir os minerais em nenhum dos dois pares.
2. b) Desenha uma estratégia de identificação indicando que teste específico (traço ou dureza) aplicarias a cada par para os diferenciar sem erro, e prevê o resultado exato que obterias em cada caso.

A grafite e o diamante são formados exclusivamente por átomos de carbono puro, mas apresentam propriedades radicalmente opostas: a grafite desgasta-se ao ser friccionada com papel e tem dureza 1, enquanto o diamante tem dureza 10 e risca qualquer outro mineral.

1. a) Explica, relacionando a disposição dos seus átomos e o tipo de ligação entre eles, por que razão a grafite é tão macia e exfoliável enquanto o diamante é extremamente duro.
2. b) A partir deste exemplo, rebate com argumentos científicos a seguinte afirmação: «Duas amostras minerais que possuam exatamente a mesma composição química terão sempre a mesma dureza e as mesmas propriedades físicas».

Entregam-te no laboratório três minerais desconhecidos (A, B e C) e dispões deste material: lupa, placa de porcelana branca, a tua unha (dureza 2,5), uma moeda de cobre (dureza 3,0) e um canivete de aço (dureza 5,5).

1. a) Desenha o protocolo experimental ordenando os testes do menor para o maior impacto físico sobre as amostras e justifica por que razão é imprescindível seguir essa ordem.
2. b) Após aplicares o teu protocolo, obténs estes resultados:

• Amostra A: brilho vítreo; traço branco; não é riscada pela unha, mas é riscada pela moeda de cobre.

• Amostra B: brilho metálico; traço preto-esverdeado; risca o canivete de aço.

• Amostra C: brilho sedoso; risca-se facilmente com a unha.

Determina o intervalo de dureza de cada amostra na escala de Mohs e deduz, justificando a tua resposta, qual corresponde à calcite, qual ao gesso e qual à pirite.

No laboratório escolar apagaram-se as etiquetas de quatro amostras minerais: magnetite, calcite, enxofre e halite. Para as identificares, deves recorrer às suas propriedades especiais.

1. a) Concebe um teste simples e não destrutivo para identificar com segurança a magnetite e outro para o enxofre, descrevendo que fenómeno observarás em cada um.
2. b) Um aluno propõe identificar a halite provando o seu sabor com a língua e a calcite vertendo um frasco de ácido clorídrico concentrado sobre ela. Justifica criticamente por que razão ambas as propostas são incorretas num laboratório e propõe uma alternativa mais segura para verificar cada uma.

A obsidiana (vidro vulcânico natural) e o cristal de quartzo são sólidos inorgânicos de origem natural formados principalmente por dióxido de silício. No entanto, em geologia o quartzo classifica-se como mineral e a obsidiana não.

1. a) Justifica por que razão a obsidiana não cumpre a definição científica de mineral, apesar de ser um produto natural, inorgânico e sólido.
2. b) Se bateres em ambas as amostras com um martelo geológico, prevê como se partirá cada uma (tipo de rotura ou fratura) e explica a relação que existe entre o seu comportamento mecânico e a sua estrutura atómica interna (ordenada ou desordenada).

Um comerciante de pedras preciosas suspeita que um lote de «rubis» contém peças falsas fabricadas com quartzo tingido de vermelho ou com vidro vermelho. Sabendo que o rubi é uma variedade do mineral corindo (dureza 9 na escala de Mohs) e o quartzo tem dureza 7:

1. a) Propõe um método físico baseado na dureza que permita distinguir um autêntico rubi de uma falsificação de quartzo ou vidro sem destruir a gema. Justifica a tua proposta.
2. b) O corindo comum não se usa em joalharia, mas sim na indústria como abrasivo para polir e cortar outros materiais. Indica que propriedade física partilham o rubi de joalharia e o corindo industrial que explica a sua enorme utilidade em ambos os campos tão distintos. Justifica.

Um vendedor ambulante propõe um «diamante» a um preço muito acessível, mas a pedra acaba por ser riscada pela lâmina de um canivete de aço (dureza 5,5). Demonstra, com base na escala de Mohs, que a pedra não pode ser um diamante e explica que outro teste poderias fazer para o confirmar.

A imagem mostra seis minerais comuns numerados. Escolhe três deles, descreve o seu brilho, a sua cor e a forma dos seus cristais, e tenta identificá-los com o auxílio de um guia de minerais.

Indica as quatro propriedades normalmente utilizadas para identificar um mineral (dureza, brilho, cor e risca) e descreve numa frase em que consiste cada uma.