Estruturas cristalinas do tipo AX2

Exemplos: fluorita (CaF2) e rutilo (TiO2)

Fluorita

• Origem do nome: fluere (fluir)• Mineral relativamente comum• Cristaliza no sistema ? , possui

forma cristalina, clivagem, dureza e cores características

• Usado como fundente (metalurgia e vidros), matéria-prima na fabricação de HF (principal uso: produção de Al, após a obtenção de criolita sintética, Na3AlF3 e sua redução eletrolítica)

Fluorita

Qual é a coordenação do Ca2+ e do F- ?

Raio do Ca2+ = 1,12 ÅRaio do F- =1,31 ÅCa2+/ F- = 0,85

Coordenação cúbica (NC=8): Rc/Ra= 0,73-1,0

Quantas moléculas de CaF2 há na cela unitária cúbica da fluorita ?

Dados:

mol de CaF2 = 78,08 g

densidade da fluorita = 3,18 g/cm3

comprimento da aresta da cela unitária = 5,4626 Å

Volume ocupado por um mol de fluorita:

 1 cm3 ----------- 3,18 g

X ------------ 78,08g X= 24,55 cm3

24,55 cm3 --------- 6,022 x 1023 (no. de moléculas/ mol)

(5,4626 x 10-8)3 ------ Z Z= 4 (CaF2)

Há 4 moléculas de CaF2 por cela unitária de fluorita

Como 4 íons Ca+2 e 8 F- podem ser distribuídos na cela unitária da fluorita?

1/8 x 8 = 1

1/2 x 6 = 3

c

- a

- c

- b b

a

1 1 11a 1b 1c (111)

(1 1 1)

(111)

(111)

(111)

Clivagemda fluorita {111}

Substituições comuns na fluorita

• Y, Ce e outras terras raras – Cristais com até 14 % de YF3 retém a estrutura da

fluorita

• Cl, Sr, Ba e Fe em pequenas quantidades

Minerais isoestruturais à fluorita

•Torianita ThO2

• Cerianita (Ce,Th)O2

• Uraninita UO2

Rutilo - TiO2

Rutilo• Origem do nome: rutilus (vermelho)• Mineral acessório comum• Densidade 4,24; dureza 6• Cristaliza no sistema tetragonal prismático a acicular, terminações com formas {101} or {111}

• Geminação é comum• Polimorfos: anatásio e brookita• Matéria prima para a fabricação de titânio

metálico e ligas, pigmentos e gemas

Rutilo – TiO2

Qual é a coordenação do Ti4+ e do O2

- ?

Raio do Ti4+ = 0,745 ÅRaio do O2

- = 1,26 Å

Ti4+/ O2- = 0,591

Coordenação octaédrica

NC=6 Rc/Ra=0,41 - 0,73

Estrutura do rutilo

Octaedros distorcidos

compartilham arestas e formam

cadeias. Estas se conectam

por vértices em comum

Quantas moléculas de TiO2 há na cela unitária do rutilo ?

Dados:

mol de TiO2 = 79,88 g

densidade do rutilo = 4,24 g/cm3

Dados sobre a cela unitária = a= 4,59 Å e c=2,96 Å

Volume ocupado por um mol de rutilo:

 1 cm3 ----------- 4,24 g

X ------------ 79,88g X= 18,83 cm3

18,83 cm3 --------- 6,022 x 1023 (no. de moléculas/ mol)

(4,59 x 4,59 x 2,96)x10-24------ Z Z= 2 (TiO2)

Há 2 moléculas de TiO2 por cela unitária de rutilo

Cela unitária do rutilo

NC do Ti= 6

NC do O= ?

No /cela:

2 Ti

4 O

110: vista de lado, a estrutura do rutilo com cadeias alternadas de octaedros

paralelas ao eixo quaternário

    ideal

Servia, Iugoslavia

Queensland, 

Australia

Roanoke River, Virginia

Globe Hill, Australia Ilmen Mts.,  Russia

Perak, Malaya

TiO2 100.0098.96

98.77 97.30 66.28 53.04 45.74

SnO2  -- -- -- 1.24 -- 2.67

SiO2  -- 0.23 0.12 0.32 -- 0.20

Cr2O3  0.03 0.16 0.05 -- -- --

V2O3   0.13 -- 0.26 -- -- --

Al2O3  -- 0.14 -- -- -- --

Nb2O5  -- -- -- 8.64

21.736.90

Ta2O5  -- -- -- 15.44 14.70 35.96

FeO  0.78 0.55 2.21 8.00 10.56 8.27

MnO  -- -- 0.09 traços -- traços

H2O  0.38 -- 0.10 0.18 -- 0.50

Total 100.00 100.2899.85

100.13 100.10 100.03 100.24

• Stishovita (SiO2)

• Pirolusita ( MnO2)

• Cassiterita (SnO2)

• Sellaíta (MgF2)

Substituições comuns no rutilo:

Fe, Ta, Nb, V, Sn e Cr

Minerais isoestruturais ao rutilo