Escala de Mohs - para quem gosta de mandar riscos... em minerais

Não, mandar riscos em minerais e rochas não nos dá uma euforia estonteante. Dá-nos conhecimento. Neste caso, conhecimento sobre a dureza (relativa) dos minerais. A qual é uma importante característica, pois é um dos principais passos na sua identificação. A dureza de um mineral, entre várias outras características, dita o seu uso no nosso dia-a-dia.

A dureza pode ser definida como a capacidade de resistência de um mineral face à retirada de partículas da sua superfície, ou seja, a resistência a ser riscado: um mineral mais duro, risca sempre um mineral menos duro, deixando um risco no último. Esta técnica usada para se saber a dureza relativa dos minerais, tem vindo a ser utilizada já desde a antiga Grécia.

A escala de Mohs, nasce em 1812 e é composta por 10 minerais essenciais, com durezas relativas arbitrariamente escolhidas, definidas de 1- o menos duro - a 10 - o mais duro (ver lista abaixo). Apesar de muito básica e de baixa precisão, o uso da escala de Mohs facilita, e muito, a identificação de um mineral, principalmente no campo. Para além dos minerais definidos nesta escala, sabe-se também a dureza de outros materiais como lâminas de canivete, cobre e a própria unha, o que também ajuda na identificação da dureza relativa de um dado mineral.

Todos os minerais que compõe a escala de Mohs podem ser encontrados com relativa facilidade na crusta terrestre (sendo o diamante o mais raro e caro para se obter!). São eles (da menor para a maior dureza):

1 - Talco
2 - Gesso
3 - Calcite
4 - Fluorite
5 - Apatite
6 - Feldspato potássico
7 - Quartzo
8 - Topázio
9 - Corindo
10 - Diamante

Figura 1: Escala de Mohs, com minerais e alguns objectos comuns, para identificação da dureza relativa. 

Figura 2: Apresentação habitual da escala de Mohs.

A dureza relativa de um mineral (ou material) é medida em relação aos minerais da escala, através da sua capacidade de riscar um determinado mineral e de ser riscado por outro. Confuso? Talvez. Mas atente-se nos casos que podem acontecer:

1. O mineral A risca o mineral B: o mineral A é mais duro que o mineral B
2. O mineral A não risca o mineral B: o mineral B é mais duro que o mineral A
3. Se os minerais têm a mesma dureza, serão ineficientes na produção de riscos um no outro. No entanto, podem, por vezes, surgir pequenos riscos
4. O mineral A é riscado pelo mineral B, mas não pelo mineral C: a dureza do mineral A situa-se entre a do mineral C (menos duro) e do mineral B (mais duro)

Figura 3: Procedimento para a identificação da dureza relativa.

Exemplo 1: O mineral X risca a apatite (e consequentemente, talco, gesso, calcite e fluorite), mas não risca o feldspato potássico. Isto diz-nos que o mineral X tem uma dureza relativa de 5,5.

Exemplo 2: O mineral Y é riscado pela unha - que tem uma dureza relativa de 2,5 - mas não é riscado pelo gesso. O mineral Y tem uma dureza relativa entre 2 e 2,5.


Este método é essencial na rápida e fácil identificação de minerais. O seu procedimento requer algum treino e saber, mas acaba por ser intuitivo e divertido.

Espero que agora tenhas vontade de mandar uns riscos... mas só nos minerais!

Fontes:
http://www.minsocam.org/MSA/collectors_corner/article/mohs.htm
http://www.britannica.com/science/Mohs-hardness
http://geology.com/minerals/mohs-hardness-scale.shtml

Minas da Panasqueira

Situada nos concelhos da Covilhã e Fundão, em Castelo Branco, as minas da Panasqueira representam um dos mais importantes (senão, o mais importante) pontos mineiros em Portugal e arredores. E em termos da exploração de volfrâmio, é mesmo uma das maiores do mundo. Opera desde os finais do século XIX, com a extracção de volframite (Fe, Mn)WO4, cassiterite (SnO2) e calcopirite (CuFeS2), usados para se obterem concentrados de tungsténio (W), estanho (Sn) e cobre (Cu).

Atenção: volfrâmio e tungsténio são diferentes nomes para o mesmo elemento. O primeiro mais antigo, de onde vem o seu símbolo químico, e o segundo mais recente (e mais aceite pela comunidade).

Foi durante a segunda grande guerra que as minas da Panasqueira mais produziram. Isto porque o tungsténio era (e é) essencial para se formarem ligas metálicas, posteriormente utilizadas na produção de armamento. (Ou seja, quem diz que Portugal não entrou na segunda grande guerra não está totalmente certo: nós andávamos a vender a alma ao diabo, que é como quem diz, tungsténio para eles se matarem uns aos outros.) Para além disto, o tungsténio é (cada vez menos, ainda bem!) utilizado nos filamentos das lâmpadas incandescentes e para a produção de ligas metálicas que tenham que aguentar altas temperaturas, como no caso dos foguetões (NASA, anda cá ver isto!).

Os minérios extraídos encontram-se em filões de quartzo, maioritariamente sub-horizontais, que se encontram encaixados nos Xistos das Beiras, do Complexo Xisto-Grauváquico. Existem ainda alguns corpos graníticos não aflorantes.

Figura 1: Filão sub-horizontal de quartzo com mineralizações de tungsténio, estanho e cobre.

Actualmente, as minas da Panasqueira produzem 3800 toneladas de minério, a uma profundidade que já atinge os 400m, por entre mais de 3000km de túneis, seguindo o método de câmaras e pilares, onde são deixados pilares de rocha (inexplorados) para aguentarem as câmaras onde se situam. Estes pilares vão sendo explorados até que a estabilidade da câmara não seja posta em causa.

Figura 2: Método de exploração através de câmaras e pilares.

No processo de exploração e tratamento os minérios são carregados para poços de descarga, com a sua saída num piso de rolagem. Aqui, são recolhidos por vagonetas e conduzidos a um silo, onde com a ajuda de um elavador, são levados para uma câmara de fragmentação. De seguida, o minério é conduzido para a superfície, através de uma rampa. Chegado à lavaria, os minérios são separados e tratados, estando os seus concentrados prontos a serem vendidos.

Fontes:
http://www.portugalindustry.com/pt/companies/company/sojitz-beralt-24.html
http://home.uevora.pt/~pmn/min/PAN002.htm
http://routesofwolfram.eu/pt/patrimonio-industrial/panasqueira.html
http://www.cienciaviva.pt/veraocv/2010/downloads/Minas%20da%20Panasqueira.pdf

A composição (química) da crusta

A crusta é uma das partes que constitui o interior da Terra e é a camada mais externa nesta divisão do nosso planeta. Este pedaço rochoso tem na sua composição uma meia-dúzia (passe a redundância, o número anda lá perto) de importantes elementos químicos, que entram nas estruturas dos minerais e estes últimos na composição das diferentes rochas que formam tanto a crusta continental, como a crusta oceânica. Estes elementos químicos perfazem cerca de 98 a 99% de todos os elementos químicos encontrados na crusta.

Figura 1: Representação esquemática da crusta terrestre

Os oito elementos mais comuns e as suas percentagens de ocorrência na crusta são os seguintes:

Oxigénio (O) - 46,6%

Silício (Si) - 27,7%

Alumínio (Al) - 8,1%

Ferro (Fe) - 5,0%

Cálcio (Ca) - 3,6%

Potássio (K) - 2,8%

Sódio (Na) - 2,6%

Magnésio (Mg) - 2,1%

Figura 2: Composição química da crusta terrestre

Com estes resultados não é de admirar que grande parte dos minerais existentes na crusta tenham na sua composição estes elementos. Aliás, o grupo de minerais mais comum são os silicatos, que têm na sua composição oxigénio e silício (SiO2).

Convém ainda referir que os valores aqui apresentados não são absolutos, mas sim estimativas, que variam de trabalho para trabalho. Nesta contabilização tem-se em linha de conta as proporções relativas dos diferentes tipos de rocha que são encontradas na crusta e a sua respectiva composição. Se se tiver em atenção que a crustal continental chega a atingir os 70km e, que o mais fundo que já fomos (através de furos), foi aos 12km, está tudo dito quanto ao que sabemos. 

Fontes:
http://www.sandatlas.org/composition-of-the-earths-crust/
http://pubs.usgs.gov/pp/0127/report.pdf
http://earthquake.usgs.gov/

O interior do planeta Terra

Tendo permanecido um mistério para todas as pessoas durante muito tempo, a composição e estrutura do interior da Terra, foram desvendados com recurso a vários elementos. Entre os quais podem e devem ser destacados a análise de ondas sísmicas (a mais importante de todas as contribuições), as medidas dos campos gravitacional e magnético, as observações topográficas e barimétricas, as observações de rochas em afloramento e de rochas trazidas do interior pelo vulcanismo e ainda por experiências envolvendo pressões e temperaturas, como aquelas que são apanágio do interior da Terra. Foi necessária uma grande contribuição para o entendimento do interior do nosso planeta!

A estrutura interna da Terra encontra-se dividida em camadas, como que de uma cebola se tratasse. Aqui, podem ocorrer duas divisões essenciais: uma em relação às propriedades reológicas (movimento de fluidos) e outra a ver com as propriedades químicas. 

Na divisão por propriedades mecânicas observa-se (da superfície para o interior): crusta - manto superior - manto inferior - núcleo interno - núcleo externo

Figura 1: Divisão do interior da Terra segundo as propriedades mecânicas

• Crusta - Camada sólida, maioritariamente composta por silicatos
• Manto externo e interno - Camada predominantemente sólida (com cerca de 1% de fundido), muito viscosa
• Núcleo externo - Camada líquida
• Núcleo interno - Camada sólida

Na divisão através da química temos (da superfície para o interior): litosfera - astenosfera - mesosfera - núcleo externo - núcleo interno

Figura 2: Divisão do interior da Terra segundo as propriedades químicas

• Litosfera - Camada superior, rígida, da qual fazem parte a crusta e a parte superior do manto superior. É nesta camada que se encontram as placas tectónicas
• Astenosfera - Camada dúctil e deformável, do manto superior, sobre a qual a litosfera "dança"
• Mesosfera - Camada que compreende a restante parte do manto (superior e inferior)
• Núcleo externo - Camada composta por ligas ferro e níquel
• Núcleo interno - Camada composta por ligas de ferro e níquel, cuja temperatura é semelhante à observada na superfície do sol (~5400ºC)

Mas o nosso maravilhoso planeta ainda nos tem muito para ensinar. Afinal não é todos os dias que se encontra um sábio com 4.567 milhões de anos com mais e mais histórias para contar.



Fontes:
http://pubs.usgs.gov/gip/interior/
www.iupui.edu
https://cimss.ssec.wisc.edu/sage/geology/lesson1/concepts.html

O que são pedras parideiras?

E aquelas pedras que nascem de outras pedras, que consequentemente se chamam pedras parideiras? Sim, isto acontece e elas existem. No entanto, existe uma explicação científica para tal acontecimento. Não pensem que as pedras nascem umas das outras.

O fenómeno das pedras parideiras é extremamente raro: tanto que apenas em dois locais se encontram documentadas, na aldeia de Castanheira na Serra da Freita, em Arouca, e num local de São Petersburgo, na Rússia. Sendo resultado de um fenómeno de tal raridade, estas pedras são muito cobiçadas, e, como é óbvio, a sua recolha para uso pessoal encontra-se proibida. A ocorrência desta manifestação, envolve a conjugação de uma série de factores como os de ordem geológica, geográfica e climatérica.

Neste processo, uma "pedra" brota de uma rocha-mãe (daí o uso da palavra parideira), normalmente um bloco nodular de origem granítica, que tem cor clara (rocha leucocrata). Os nódulos, que atingem entre 1 e 12cm de diâmetro, apresentam a forma de disco biconvexo. Apesar de terem a mesma composição que o granito (a sua rocha mãe), a organização mineralógica é diferente no núcleo e na borda: o primeiro tem quartzo e feldspato potássico e o segundo, biotite, pelo que estes nódulos se observam com cor negra característica da biotite.

Figura: Pedras parideiras e os seus nódulos.

Os nódulos destas pedras são expelidos como consequência dos fenómenos de termoclastia e crioclastia (processos de erosão), intimamente associados à variação da temperatura e à presença de água, pelo que estes são os principais agentes envolvidos na ocorrência deste fenómeno. Ao sairem da rocha-mãe, os nódulos deixam nesta, uma camada externa em baixo relevo, espalhando-se à sua volta.

As pedras parideiras sempre foram associadas a fenómenos de fertilidade, pelas gentes da região de Arouca. Algumas pessoas ainda cumprem a tradição de dormir com uma pedra parideira debaixo da almofada, por acreditarem que aumenta a fertilidade.

Diz, quem já viu o resultado deste fenómeno ao vivo (eu), que vale bem a pena ser visto! Se tiverem a oportunidade, não a percam! 

Fontes:

http://www.cm-arouca.pt/portal/index.phpItemid=260&id=220&option=com_content&task=view

http://www.geoparquearouca.com/?p=geoparque&sp=osgeossitios
http://pt.wikipedia.org/wiki/Pedra_parideira

Geoparques - onde a geologia é rainha

O que é um geoparque? Tal como o nome indica, um geoparque é... essencialmente um parque geológico. Um conjunto de locais de uma determinada região que tenham um interesse geológico significativo, mesmo a nível internacional. Mas também com outras qualidades. A designação oficial, com origem na UNESCO, define um geoparque como "um território de limites bem definidos com uma área suficientemente grande para servir de apoio ao desenvolvimento sócio-económico local".

Não é qualquer sítio que se possa gabar de poder ter um geoparque: a condição cine qua non é que existam vários locais geológicos com elevada importância científica, com zonas de grandiosa raridade e beleza e que representem uma determinada região e a sua respectiva história geológica (contando com processos e eventos geológicos), que recorde-se, chegam a ter milhões e milhões de anos! Para além do óbvio espólio geológico que um geoparque deverá ter, ele pode também conter importantes testemunhos de outras áreas como a arqueologia, ecologia, história e própria cultura de uma região, que acabam por se interligar.

Um dos principais objectivos dos geoparques é alertar a sociedade para o planeta geologicamente vivo que temos. Tal inclui vulcões, sismos e tsunamis, o que leva os geoparques a serem importantes veículos de informação para as populações. Outro dos objectivos, passa, claro, por ensinar as pessoas sobre o passado geológico da Terra, a subida e descida do mar, o gelo e degelo, a extinção de espécies, grandes eventos metamórficos e magmáticos, por exemplo.

Em Portugal existem quatro importantes geoparques, que fazem parte da Rede Europeia de Geoparques: o geoparque Arouca, o geoparque Naturtejo, o geoparque Açores e o geoparque Terras de Cavaleiros.

Figura 1: Rede europeia de Geoparques

- O geoparque Arouca, em sua grande parte no concelho de Arouca, Aveiro, contém 41 geossítios de interesse. Entre os quais contam-se os fósseis de trilobites (que chegam a atingir 90cm!) e as chamadas pedras-parideiras.

- O geoparque Naturtejo, que ocupa área no centro de Portugal, perto da fronteira espanhola, tem como força as componentes históricas e culturais e as suas paisagens quartzíticas.

- O geoparque Açores, que se estende a todas as suas 9 ilhas, tem nas caldeiras dos vulcões da ilha de S. Miguel (Fogo, Furnas, Sete Cidades), no vulcão dos Capelinhos no Faial e nas furnas de enxofre da Terceira, alguma da sua intensa beleza geológica.

- O geopark Terras de Cavaleiros, situado no concelho de Macedo de Cavaleiros, junta geologia, ecologia, o património histórico-cultural e a arte de bem receber num só local.

Como podem imaginar, os geoparques são óptimos locais para se aprender sobre geologia, ambiente e sustentabilidade, entre muitas outras coisas! 

Fontes:

http://www.unesco.org/new/en/natural-sciences/environment/earth-sciences/global-geoparks/some-questions-about-geoparks/what-is-a-global-geopark/

http://www.unesco.org/new/en/natural-sciences/environment/earth-sciences/global-geoparks/members/portugal/naturtejo-geopark/

http://www.unesco.org/new/en/natural-sciences/environment/earth-sciences/global-geoparks/members/portugal/arouca-geopark/

Considerações sobre a experiência 6

A Experiência 6 - Decaimento de moedas, que data da semana passada, remete para os mecanismos de decaimento que alguns átomos sofrem. Neste processo, denominado decaimento radioactivo, o núcleo de um átomo instável perde energia ao emitir radiação. Um material que emita este tipo de radiação - que se pode dar, essencialmente, por emissões de partículas alfa, partículas beta e raios gama - é considerado radioactivo.

Na experiência propriamente dita, quando se retiram as moedas para as suas pilhas, para fora do "jogo", é como se os núcleos radioactivos dos átomos estivessem a decair. De cada vez que se lança uma moeda, esta tem sempre a mesma probabilidade de ser retirada - 50%. Assim, depois do primeiro lançamento, cerca de metade (1/2) das moedas ficará de fora. Após o segundo lançamento ficarão cerca de um quarto (1/4) das moedas. Depois do terceiro, um oitavo (1/8). E por aí adiante. Semelhante processo acontece com os átomos radioactivos com o passar do tempo.

O padrão a partir do qual se repete a diminuição dos átomos através de uma fracção fixa (sempre 1/2) é denominada decaimento exponencial. Outro dos conceitos relacionados com o decaimento é o tempo de meia-vida: corresponde ao tempo necessário para que metade das moedas (ou átomos, na realidade) sejam removidos.

Figura: Gráfico representativo do decaimento exponencial que sofrem os átomos radioactivos.

Diferentes átomos, têm decaimentos, e consequentemente tempos de meia-vida diferentes. E através da análise destes parâmetros é possível fazer datações exactas, que são usadas para se saber as idades de rochas, minerais ou mesmo fósseis.

Classificação de minerais - parte 2

Continuando com  a classificação de minerais que vem da semana passada, temos  o resto das classes nas quais os minerais se encontram definidos. São elas:

Halogenetos: Estes minerais são originados quando um metal se liga a um dos quatro elementos do grupo dos halogenetos: Flúor (F), Cloro (Cl), Iodo (I), Bromo (Br). Muitos deles dissolvem-se em água: veja-se a halite, vulgo sal de cozinha. Esta propriedade faz com que ocorram em condições especiais, normalmente através da evaporação da água em que se encontram dissolvidos.

Exemplos: Halite (NaCl), silvite (KCl), fluorite (CaF₂), bararite [(NH₄)₂SiF₆] , atacamite [Cu₂Cl(OH)₃]

Carbonatos: Provêm da combinação de carbono, oxigénio e de um metal ou semi-metal. Estes minerais são macios e facilmente dissolvidos por qualquer ácido.

Exemplos: Calcite (CaCO₃), aragonite (CaCO₃), malaquite [Cu₂(CO₃)(OH)₂], azurite [Cu₃(CO₃)₂(OH)₂], Rodocrosite (MnCO₃)

Fosfatos: Os minerais desta classe caracterizam-se por possuírem o grupo aniónico PO₄^3-. Nesta classe são também considerados os arsenatos e os vanadatos, nos quais, no grupo aniónico base, o fósforo é substituído por arsénio (As) e vanádio (V), respectivamente. Os iões de flúor (F), cloro (Cl) e hidróxido (OH) podem também entrar na estrutura destes minerais.

Exemplos: Apatite [Ca₅(PO4)₃(OH,F,Cl)], turquesa [CuAl₆(PO₄)₄(OH)₈•4(H₂O)], monazite [(Ce,La,Y,Th)PO₄], autunite [Ca(UO₂)₂(PO₄)₂·10-12H₂O], vanadinite [Pb₅(VO₄)₃C]

Mineralóides: Nesta classe, que não faz parte das oito classes do sistema de classificação de minerais de Dana, entram os renegados. Por não serem minerais. Derivam de compostos orgânicos ou não têm estrutura cristalina definida, logo, não são minerais e entram nesta categoria.

Exemplos: Âmbar, Opala 

Fontes:

http://www.rocksandminerals4u.com/mineral_classification.html

http://webmineral.com/danaclass.shtml#.VTFFcZOTTIU

http://webmineral.com/help/DanaClass.shtml#.VTFFc5OTTIU

Experiência 6 - Decaimento de moedas

Esta experiência pretende demonstrar alguns conceitos usados pelos geólogos e geoquímicos nas datações de rochas, minerais e eventos geológicos como cristalização e metamorfismo. Alguns desses importantes conceitos são o decaimento radioactivo e o tempo de meia vida que caracterizam átomos e elementos químicos. 

Material: 

• 100 moedas e uma caixa (é bom para aqueles que fazem colecção de moedas pequenas, já ficam com o trabalho meio feito)

Procedimento:

1 - Atira as 100 moedas para cima de uma superfície (por exemplo, mesa ou chão).

2 - Retira as moedas que tenham ficado com o número virado para cima (ou com a coroa, podes escolher).

3 - Coloca as moedas que saíram, todas empilhadas numa coluna, dentro da caixa.

4 - Recolhe as restantes moedas e atira-as de novo.

5 - Novamente, retira as moedas que tenham ficado com a cara (ou coroa!) virada para cima e faz uma nova pilha, colocando-a ao lado da primeira coluna.

6 - Repete este processo até todas as moedas estarem de fora, nas respectivas pilhas.

Isto parece um qualquer jogo de probabilidades. Mas não é. 

Para a semana conto-te tudo!

Fonte: E. Richard Churchill, Louis V. Loeschnig, Muriel Mandell, and Frances Zweifel: 365 Simple Science Experiments with Everyday Materials (1997)

Classificação de minerais - parte 1

Com tanto mineral que para aí anda (são mais de 4000 espécies diferentes), é necessário que haja um sistema de classificação para que se possa arrumar de forma definida os minerais que ocorrem na natureza. Assim, foram propostos e usados muitos sistemas organizacionais, porém, o mais comum, utilizado hoje em dia, é o sistema de Dana (proposto por James Dana em 1848) e que agrupa os minerais com base na sua composição química (relembrem que os minerais são constituídos por elementos químicos, na forma de átomos e moléculas). Cada grupo tem, normalmente um grupo aniónico que será comum a todos os seus membros.

O sistema de Dana encontra-se dividido em oito classes. Essas classes são:

Elementos nativos: Estes são os de pura raça, os que não se misturam com mais nenhum elemento. Muitos minerais são resultado de compostos químicos, da interacção entre vários elementos. Estes não; são constituídos apenas por átomos de um determinado elemento. Nesta categoria entram maioritariamente metais, mas também semi-metais e não metais.

Exemplos: Ouro (Au), prata (Ag), níquel (Ni), antimónio (Sb), diamante (C)

Silicatos: Este grupo tem a maior fatia de minerais na Terra. São composto por silício e oxigénio, na forma do anião SiO₄^4-, sendo estes elementos os dois mais comuns na crusta terrestre. Este grupo encontra-se subdividido com base na forma como se organizam os tetraedros de sílica (o tal SiO₄^4-) nos silicatos. Num próximo texto apresentarei esta sub-divisão.

Exemplos: Quartzo (SiO₂), moscovite [KAl₂(Si₃Al)O₁₀(OH,F)₂], olivina [(Mg,Fe)₂SiO₄], zircão (ZrSiO₄), topázio [Al₂(F,OH)₂SiO₄]

Óxidos e hidróxidos: Os minerais deste grupo têm na sua estrutura combinações de metais com oxigénio (óxidos) ou com oxigénio/hidrogénio (hidróxidos) e são a partir destes que se extrai grande parte dos metais usados pelo Homem.

Exemplos: Hematite (Fe₂O₃), cromite (FeCr₂O₄), rutilo (TiO₂), cassiterite (SnO₂), cuprite (CuO₂)

Sulfuretos: Neste grupo, os metais encontram-se ligados com átomos de enxofre. Muitos metais são extraídos de elementos deste grupo. Estes minerais tendem a ser densos, frágeis e com brilho metálico. Dentro deste grupo também se incluem os sulfossais (enxofre ligado a semi-metais, como o arsénio e o bismuto), os telúrideos e os arsenetos (onde o telúrio e o arsénio substituem o enxofre.

Exemplos: Cinábrio (HgS), galena (PbS), esfalerite (ZnS), tetrahedrite (Cu₁₂Sb₄S₁₃), arsenopirite (FeAsS)

Sulfatos: Um ou mais metais combinam-se com átomos de enxofre e de oxigénio, onde estes últimos formam o grupo aniónico SO4²⁻. Dependendo da presença de água, estes minerais podem ser hidratados ou não. Estes minerais são macios e têm uma cor pálida e são, por vezes, translúcidos ou mesmo transparentes.

Exemplos: Gesso (CaSO₄•2H₂O)), barite (BaSO₄), anidrite (CaSO₄).

Na próxima sessão vem o resto da família!

Considerações sobre a experiência 5

A Experiência 5 - Reacções químicas nas rochas trata a interacção (ou a falta dela) que algumas rochas e minerais têm quando em contacto com um ácido.

As rochas mais fáceis de identificar por este processo de interacção química são o calcário e/ou mármore, nas quais se poderá observar uma clara efervescência (na forma de pequenas bolhas) na superfície destas rochas. Tal acontece, pois estas rochas têm carbonato de cálcio (CaCO3), que é uma substância alcalina, e que, quando em contacto com o ácido do limão ou vinagre (ou qualquer outro ácido), liberta dióxido de carbono através de uma reacção química. 

Figura 1: Reacção química do ácido com carbonato de cálcio, que resulta na libertação de CO2 e destruição do carbonato.

A reacção química que se dá pode ser representada por:  

CaCO₃ (carbonato de cálcio - sólido) + 2H⁺ (iões de hidrogénio - líquido) -> Ca²⁺ (iões de cálcio - aquoso) + H₂O (água - líquido) + CO₂ (dióxido de carbono - gasoso)

O calcário é formado por carbonato de cálcio (calcite; aragonite e vaterite são os outros carbonatos de cálcio) e o mármore é calcário metamorfisado e, portanto, têm a mesma composição química, pelo que naturalmente reagem da mesma forma perante o ácido. Outras rochas que não tenham carbonato de cálcio ou outros minerais que possam reagir com um ácido, não apresentarão qualquer mudança ou reacção na sua superfície.

Um dos problemas mais comuns nos dias de hoje são as chamadas chuvas ácidas, que tal como os ácidos usados nesta experiência, podem levar à dissolução de construções de calcário/mármore, como vai acontecendo com alguns monumentos famosos (por exemplo a Acrópole de Atenas e o Taj Mahal na Índia). No caso das chuvas, o ácido pode ser originário de várias fontes, entre as quais se destacam os óxidos de enxofre e nitrogénio (sim, dizer azoto já não é cientificamente correcto), que são libertados pela queima dos combustíveis fósseis e outras actividades humanas. Das reacções que ocorrem resultam os ácidos nítrico e sulfúrico e ainda o ácido carbónico, todos eles reagindo com o carbonato de cálcio e contribuindo para a destruição do património mundial.

Figura 2: Marcas na estátua de Buda, derivadas das chuvas ácidas, na província de Sichuan, China.

Semelhante processo tem vindo cada vez mais a afectar as conchas e esqueletos de animais marinhos, que apresentem carbonato de cálcio na sua composição.

Fontes:
http://darkwing.uoregon.edu/~millerm/4935-46.html
http://e360.yale.edu/feature/china_takes_first_steps_in_the_fight_against_acid_rain/2333/

As misteriosas crateras na Rússia

Já ouviste falar naquelas crateras que apareceram na Sibéria, no meio do nada e devido a não se sabe quê? E que levantou um grande tumulto na comunidade científica e na população em geral? Então fica a saber que começam a ser propostas explicações viáveis para tal acontecimento. Outras que não sejam aliens ou o Triângulo das Bermudas.

Desde Julho do ano passado e até ao momento foram já descobertas dezenas de crateras, nas partes mais remotas da Rússia, sendo que sete destas crateras chegam mesmo a atingir cerca de 1km de diâmetro! O estranho é: como terão estas crateras surgido, assim como que do "nada"? A crença popular criou as teorias de meteoritos, e claro, a teoria preferida de todos para explicar o inexplicável - aliens!

No entanto, segundo os cientistas russos, o aparecimento súbito destas crateras encontra-se relacionado com as alterações climáticas.

Figura 1 : Uma das enormes crateras que apareceram desde Julho último.

 

Todas as crateras foram descobertas na região noroeste da Sibéria, em Yamalo-Nenetsky, uma região rica em energia (leia-se gás natural). Uma das hipóteses mais plausíveis para o aparecimento destas crateras, está relacionada com o descongelamento do subsolo - da camada conhecida como permafrost - devido ao aumento constante das temperaturas globais.

Figura 2: Localização geográfica das crateras encontradas.

À medida que o gelo descongela é libertado metano, que devido ao aumento da pressão verificado, causa uma explosão (mais ou menos o que acontece se levantarmos o testo de uma panela com água a ferver).

Estas crateras permanecem ainda um pouco desconhecidas para os cientistas, pelo que podem vir a revelar alguns perigos. O metano é um gás inflamável, que, se em presença de outros componentes, pode levar a novas explosões.

Apesar de recentemente descoberto, este é um fenómeno que poderá já existir desde há centenas de anos, sem que o Homem tenho notado sequer que ele estava a ocorrer. Possível prova disto, são pequenos lagos, que agora se supõe, possam ser antigas crateras, derivadas do referido processo, posteriormente tapadas com água da chuva. Este acontecimento faz com que seja difícil estudá-las e fazer um paralelismo com as crateras que agora se descobriram.

Ainda assim, a comunidade científica, pede um estudo intensivo sobre este tema, porque muito está ainda por ser explicado e compreendido.

Fonte:

http://www.theguardian.com/world/2015/mar/12/siberia-russia-craters-climate-change

http://www.iflscience.com/environment/scientists-search-answers-following-discovery-several-new-mysterious-craters-russia

http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2965385/Are-Siberia-s-mysterious-craters-caused-climate-change-Scientists-four-new-enormous-holes-northern-Russia.html

http://news.nationalgeographic.com/news/2015/02/150227-siberia-mystery-holes-craters-pingos-methane-hydrates-science/

Experiência 5 - Reacções químicas nas rochas

O objectivo desta experiência é muito simples: identificar de forma rápida, utilizando as propriedades químicas das rochas, uma determinada amostra, nomeadamente aquelas que reagem com os ácidos, mesmo que os mais comuns. E claro, perceber melhor como funcionam essas reacções químicas e o que acontece nesse processo.

Material: 

• Pequenas amostras de várias rochas, incluindo um calcário ou mármore. Se não tiverem estes últimos por perto, podem sempre usar as bancadas da cozinha, desde que sejam de mármore (sem contar a ninguém, porque é capaz de ficar feio e estragar) ou as pedras da calçada, que normalmente são de calcário

• Uma pequena quantidade de sumo de limão ou vinagre (aconselhável o primeiro, pois podem fazer limonada com o que sobrar)

Procedimento:

1 - Coloca o sumo de limão/vinagre por cima de cada rocha (sim, é só isto!)

O que acontece? E em que rochas rochas acontece?

Fonte:
E. Richard Churchill, Louis V. Loeschnig, Muriel Mandell, and Frances Zweifel: 365 Simple Science Experiments with Everyday Materials (1997)

Será o gelo um mineral?

Para responder à pergunta que está no título (e que surgiu numa conversa com uns amigos), convém primeiro esclarecer o que é um mineral.

Existem cinco características essenciais para que um material possa ser definido como mineral, a saber:

• Ocorrer de forma natural: Um mineral tem que ser formado por processos geológicos e não artificialmente - é aqui que está a diferença entre os diamantes naturais, que são minerais, e aqueles produzidos artificialmente pelo Homem, que não o são. Mesmo que tenham, em grande maioria, as mesmas características.

Figura: "Diferenças" entre um diamante artificial, à esquerda, e um diamante natural, à direita.

PS: Amigo, se tens que comprar um anel de noivado, compra antes um diamante artificial! São MUITO mais baratos e ela nunca vai descobrir a diferença!

• Ser um sólido: Um mineral tem que ser sólido nas condições de temperatura e pressão que ocorrem na superfície terrestre.

• Ter origem inorgânica: Um mineral ocorre na natureza e tem estrutura cristalina, sem derivar de seres ou partículas orgânicas. No entanto, os geólogos abriram umas excepções para carvão, petróleo e gás natural, que, apesar de terem origem orgânica vegetal, são considerados minerais. O carbonato de cálcio (calcite e aragonite) usado pelos animais, para fabrico das suas conchas, também é considerado como mineral, apesar de ser secretado por estes.

• Ter uma fórmula química inalterável: Um mineral tem elementos químicos que entram na sua composição e estrutura, que, não sendo únicos (uma fórmula química igual pode significar minerais diferentes, como a calcite e a aragonite), são característica essencial na sua designação. Por exemplo, a fórmula química do quartzo é SiO2, ou seja, para cada átomo de silício, existirão dois átomos de oxigénio. Já a fórmula química da olivina é (Mg, Fe)2SiO4 - para cada átomo de silício existem quatro átomos de oxigénio e dois átomos de magnésio ou ferro (que se podem intersubstituir). No entanto, também aqui, e apesar da variação entre ferro e magnésio, a fórmula química encontra-se precisamente estabelecida.

A título de curiosidade deixo aqui uma fórmula química daquelas porreiras para se decorar - Englishite: Na2K3Ca10Al15(PO4)21(OH)7 + 26H2O.

• Apresentar uma estrutura cristalina, bem definida, dentro de certos limites: Um mineral tem uma estrutura cristalina ordenada, onde, os seus constituintes básicos, átomos e iões, se encontram dispostos de forma ordeira e repetitiva para formar as várias estruturas identificadas na natureza.

Agora que já se identificaram as características essenciais para se considerar um mineral, vamos à questão que me levou a escrever este texto. Será o gelo um mineral?

Bem, a água, no estado líquido, não é um mineral - pois não é um sólido. Mas abaixo dos 0ºC a água torna-se em gelo, que já é um sólido. Aliás, o gelo entra nas quatro últimas categorias definidas anteriormente para ser um mineral. Mas, e na primeira?

A verdade é que o gelo, pode ser considerado, tanto um mineral como um não mineral! Se o gelo ocorrer de forma natural, na atmosfera terrestre, cumpre o primeiro requisito acima descrito e é considerado mineral. Por outro lado, o gelo formado no congelador não é um mineral, pois não ocorre naturalmente, envolvendo processos humanos pelo meio.

Figura: Fotografia de um floco de neve. Pode observar-se a estrutura cristalina hexagonal que caracteriza o gelo. Imagem do NOAA.

Fontes:

http://oliverodesigns.squarespace.com/blog/2015/2/4/synthetic-diamonds-part-1

http://geology.com/articles/water-mineral/