Come si formano i minerali

COME SI FORMANO I MINERALI

I minerali sono il risultato del processo di cristallizzazione in cui un insieme di particelle passano da una condizione di disordine ad una disposizione ordinata. Poiché ciò avvenga è necessario che le particelle siano libere di muoversi e che perciò si trovino a allo stato fuso o in soluzione o allo stato di vapore. Per assumere una disposizione ordinata è necessario che passino allo stato solido. Questi passaggi di stato dipendono dalla temperatura, dalla pressione e dalla concentrazione dei diversi elementi chimici presenti nelle soluzioni iniziali.

In base a ciò i minerali si possono formare, sostanzialmente in tre modi:

Solidificazione di una massa fusa, in raffreddamento. Il processo può accadere sia in superficie (per esempio da una lava vulcanica), sia in profondità (per esempio da un magma). Una massa fusa solidifica quando la temperatura scende al di sotto del punto di fusione. La struttura che si ottiene varia a seconda della velocità del processo: se il passaggio avviene con sufficiente lentezza, gli atomi hanno tutto il tempo di disporsi ordinatamente dando origine a un reticolo cristallino; se, invece, il liquido solidifica bruscamente, per esempio perché la temperatura si abbassa improvvisamente di molti gradi, le particelle si dispongono in modo casuale e caotico, senza ordine e regolarità. In questo caso si ha una struttura vetrosa, caratteristica dei solidi amorfi.

precipitazione di sostanze disciolte in soluzione acquosa. Il  processo può avvenire in due modi diversi:

da soluzioni che per un abbassamento della temperatura diventano soprasature (in cui, cioè, la concentrazione del soluto è superiore alla sua solubilità). Si tratta di soluzioni instabili in cui al diminuire della temperatura avviene la precipitazione del soluto e quindi la sua cristallizzazione;

da soluzioni calde per evaporazione del solvente, come avviene per le acque marine che, in bacini piccoli e con una temperatura elevata evaporano lasciando cristallizzare il cloruro di sodio.

Sublimazione di vapori caldi. Un esempio di questo fenomeno si ha nelle esalazioni vulcaniche; le superfici relativamente fredde vicino alla zona di fuoriuscita dei vapori si rivestono di cristalli. Ciò avviene anche nelle solfatare dove si ha deposizione di cristalli di zolfo.

I minerali si possono formare anche a causa dell'attività biologica degli organismi, attività che porta alla costruzione scheletri, gusci e conchiglie .

I minerali già formati possono, in condizioni particolari, trasformarsi in minerali diversi. Molto spesso tali trasformazioni avvengono senza che avvenga la fusione del minerale iniziale. Tali reazioni possono avvenire in superficie, quando un minerale viene a contatto con l'ossigeno e l'acqua, oppure all'interno della crosta terrestre. In quest'ultimo caso i reticoli cristallini dei minerali, a causa di variazioni di temperatura o di pressione (o di entrambe) subiscono profondi cambiamenti, dando origine a specie mineralogiche diverse da quelle di partenza; queste sono trasformazioni ampiamente diffuse.

CLASSIFICAZIONE DEI MINERALI.

Per potersi orientare tra le oltre 2000 specie di minerali oggi note, è necessario ricorrere ad una classificazione che tenga conto delle loro caratteristiche fondamentali: struttura del reticolo cristallino (che dà origine all'abito cristallino) e composizione chimica. Uno schema molto semplificato di questa classificazione è quello che suddivide i minerali in 8 classi (alle quali si aggiunge una nona classe per le sostanze organiche).

I minerali sono prevalentemente solidi ionici. Gli atomi di certi elementi (ferro, magnesio, alluminio) tendono a formare ioni positivi (cationi), quelli di altri elementi ioni negativi (anioni). In ogni minerale si associano elementi che formano ioni positivi e altri elementi che formano ioni negativi. La classificazione si basa sul tipo di ione negativo presente nel minerale. 

Elementi nativi: Sono minerali costituiti da un solo elemento (oro, argento, platino, rame, carbonio, zolfo, ecc).

Solfuri. Contengono l'anione solfuro (S^2-). Vi appartengono minerali importanti: la pirite (FeS₂), detta "l'oro degli stupidi", con evidente struttura cristallina cubica; è utilizzata soprattutto per la preparazione dell'acido solforico; la galena (PbS) e la blenda (ZnS), che si presentano entrambi in cristalli cubici e sono fondamentali per l'estrazione del piombo e dello zinco; il cinabro (HgS), di color violaceo, il più importante minerale del mercurio. I solfuri, trattati con una soluzione di HCl, liberano solfuro d'idrogeno, H₂S dal caratteristico odore di uova marce.

Ossidi e idrossidi. L'anione è rappresentato dall'O^2- o dal gruppo OH^-. Vi appartengono: l'ematite (Fe₂O₃) e la limonite (Fe₂O₃ · n H₂O), i più comuni minerali del ferro; la prima è di colore rossastro, mentre la seconda è giallastra e deriva dall'alterazione dell'ematite; la magnetite (Fe₃O₄) e il corindone (Al₂O₃); le varietà colorate di quest'ultimo sono usate come gemme (rubino, zaffiro); la bauxite (Al₂O₃ · n H₂O), utilizzata per l'estrazione dell'alluminio.

Alogenuri. Contengono gli anioni F^-, Cl^-, Br^-, I^-. Vi appartengono: il salgemma (NaCl), la silvite (KCl), entrambi bianchi e cristallini, fondamentali per l'estrazione del sodio e del potassio, e la fluorite (Ca F₂).

Carbonati. Contengono l'anione carbonato (CO₃)^2-. Vi appartengono: la calcite (CaCO₃), la magnesite (MgCO₃), la dolomite, CaMg(CO₃)_2, sale doppio di calcio e magnesio_. Sono minerali piuttosto diffusi, principali componenti di numerosi rilievi montuosi (Dolomiti, Prealpi, Massiccio del Gran Sasso). I carbonati sono immediatamente riconoscibili perché liberano CO₂ quando vengono trattati con una soluzione acquosa di HCl.

Solfati. Contengono l'anione solfato (SO₄)^2-. Vi appartengono: il gesso (CaSO₄^. 2H₂O), incolore, molto tenero, importante come gesso da presa, e l'anidrite (CaSO₄)

Fosfati . contengono l'anione fosfato (PO₄)^3-. Tra questi ricordiamo l'apatite.

Silicati.