#Mineralogia - Propriedades Físicas dos Minerais :: Dureza - Sobre Geologia

26/11/2016

#Mineralogia - Propriedades Físicas dos Minerais :: Dureza

Introdução


Todos os minerais apresentam uma propriedade muito importante para a determinação macroscópica dos mesmos, a dureza.

Basicamente, dureza é a capacidade que um mineral possui em riscar outro mineral e resistir ao risco em sua superfície lisa.

A dureza de um mineral é uma propriedade vetorial, ou seja, depende da direção. Por exemplo o mineral Cianita(ver figura ao lado), que possui dureza 5 e 7 em diferentes direções que o risco for feito em sua superfície. Isso ocorre por causa da natureza de sua estrutura atômica: a intensidade de interação entre as partículas.



Cianita. Domínio público,
 https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=350541.

Escalas de dureza


Na mineralogia, utiliza-se comumente uma escala relativa criada pelo mineralogista alemão Friedrich Vilar Mohs em 1812. Essa escala possui 20 valores escolhidos arbitrariamente, sendo o menor valor 1, e o maior 10, além dos valores intermediários, que são representados por um número inteiro juntamente com um fração indicando metade, por exemplo: 5¹/2. E, como o nome sugere, a escala de Mohs utiliza alguns dos minerais mais abundantes da crosta para fins de comparação. Estes minerais, são exemplificados na tabela a seguir.




Dureza
Mineral Comparativo
1
Talco
2
Gipsita
3
Calcita
4
Fluorita
5
Apatita
6
Ortoclásio
7
Quartzo
8
Topázio
9
Corindon
10
Diamante


Como identificar a dureza de um mineral?


Existem algumas ferramentas comuns no cotidiano que servem para identificar o grau de dureza de um mineral, além dos próprios minerais. Novamente, são realizados testes comparativos, baseados na resistência de riscar e ser riscado dos materiais.

Diamante. Por Mario Sarto - Fotografia própria,
CC BY-SA 3.0.

Há dois tipos de identificação através da escala de Mohs. O primeiro utiliza minerais de durezas diferentes para serem riscados um contra o outro, e aquele que for riscado(ou tiver um sulco maior) será o mineral de dureza relativa menor àquele que não foi riscado.  Se os dois forem riscados com a mesma intensidade, então provavelmente possuem a mesma dureza.
Já o segundo, utiliza ferramentas como um canivete, um fio de cobre, e até mesmo a unha humana. Cada um desses materiais, possui um dureza determinada, sendo capaz de riscar materiais de dureza relativamente menor. Os minerais que podem ser riscados por determinadas ferramentas respectivamente estão representados na imagem abaixo.

Foto: Site Prof. Alexandre Gangorra

Para exemplificar esse procedimento, iremos utilizar a imagem acima com base na escala de Mohs. Por exemplo, digamos que há um mineral "A", e deseja-se aferir sua dureza relativa.

Primeiro riscamos o mineral em um pedaço de vidro, caso faça um risco forte na superfície vítrea, então o mesmo possui uma dureza maior que 6, mas se deixar um risco muito fraco, então provavelmente este possui dureza igual a 6, e por último, caso não deixe nenhum risco no vidro, então esse mineral possui dureza menor que 6.

A partir daqui, usamos o primeiro procedimento para determinar a dureza da amostra caso a mesma seja maior que 6. Por exemplo, pode-se utilizar o mineral quartzo, para determinar se a amostra possui dureza maior, menor ou igual a dele, ou seja, menor, maior ou igual a 7.

Caso seja maior, usamos então um mineral com uma dureza maior ainda, como o topázio, que possui dureza 8, e realizamos o mesmo procedimento feito com o mineral anterior. Caso sua dureza seja menor que a do quartzo, então pode-se dizer que o mesmo possui dureza igual a 6 ¹/2, pois está localizado no intervalo de 6 a 7 da escala de Mohs.

Entretanto, se o mineral possuir dureza menor que 6, então utilizamos o segundo procedimento, que se baseia na resistência ao risco de outros materiais comuns, como já foi explicado.

Dessa forma, podemos usar o cobre por exemplo, para tentar riscar a amostra em questão, e caso o risque, então pode-se afirmar que essa amostra possui dureza menor que 3 ¹/2, caso contrário, possui uma dureza maior que a do fio de cobre.

Assim, podemos utilizar ambos os procedimentos descritos para aferir qual a dureza da amostra, e como é possível observar, isso ocorre com base empírica, experimental.

Importante notar que, por ser uma medida relativa, visual e empírica, a escala de dureza de Mohs em alguns momentos pode ser difícil de ser utilizado, pois depende de algumas variáveis "humanas", como a força aplicada pelo sujeito que esteja aferindo a dureza, ou mesmo a região da amostra escolhida para o teste, que pode conter irregularidades.



Dureza relativa e dureza absoluta


Além da escala de Mohs, que define a dureza relativa de um mineral, existem também outras escalas, que são denominadas de absolutas, ou seja, definem a dureza absoluta - exata - de um determinado material, no caso, mineral. Além disso, estas escalas não correspondem à escala de Mohs, pois estabelecem um grau de crescimento exponencial, que funciona a partir da comparação dos materiais, diferentemente da escala de dureza relativa, a qual possui um graduação linear. A tabela a seguir, demonstra essa comparação entre a dureza relativa e a dureza absoluta dos minerais da escala de Mohs.


Mineral
Dureza Relativa(Mohs)
Dureza Absoluta
Talco
1
1
Gipsita
2
3
Calcita
3
9
Fluorita
4
21
Apatita
5
48
Ortoclásio
6
72
Quartzo
7
100
Topázio
8
200
Corindon
9
400
Diamante
10
1600

Para inferir a dureza absoluta de um material, utiliza-se um Durômetro, um equipamento capaz de fazer essa tarefa.


Durômetro Rockwell.
De MetrolIberica - Trabajo propio, GFDL,
https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6786834


Conclusão


Em laboratório, um geólogo ou técnico em geologia, com base em uma tabela de dureza, como a exemplificada acima, além de outras propriedades, pode inferir qual o mineral está sendo analisado.
É importante frisar que o teste experimental de dureza pode ser altamente destrutivo para uma amostra, por isso raramente é utilizado na gemologia, e mais frequentemente na mineralogia em geral.

Referências:

  • https://pt.wikipedia.org/wiki/Escala_de_Mohs. Acessado em 26/11/2016.
  • http://www.joiabr.com.br/gem/0108.html. Acessado em 26/11/2016.
  • DANA, James. HURLBUT, Cornelius. Manual de Mineralogia 1ª Ed. 1969.
  • KLEIN, Cornelis. DUTROW, Barbara. Manual de Ciência dos Minerais 23ª Ed. 2012.



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