Minerali

MINERALI

A ) PROPRIETÀ  FISICHE

DUREZZA: proprietà di resistere all'abrasione o alla scalfittura. Dipende dalla forza dei legami reticolari.

Viene misurata in base alla scala di Mohs, una successione determinata empiricamente di 10 minerali, ciascuno dei quali può scalfire le facce del minerale che lo precede ed è scalfito dal minerale che segue ( 1-talco 10-diamante ).

SFALDATURA: tendenza di un minerale a rompersi per urto secondo superfici piane e parallele a una o più facce dell'abito cristallino; essa dipende dalla diversa forza dei legami tra gli atomi nelle diverse direzioni entro il cristallo.

Esempio: salgemma frammenti di forma cubica ( le superfici formano tra loro angoli diedri di 90° ).

FRATTURA il minerale non si sfalda, ma si frantuma secondo superfici irregolari o di aspetto scheggioso o ad andamento curvo ( superfici concoidi ).

Esempio: quarzo ha legami molto forti in tutte le direzioni e si frantuma in frammenti

di aspetto irregolare e tra loro diversi.

LUCENTEZZA: grado in cui la luce viene riflessa dalle facce di un cristallo e si distingue in :

• metallica, tipica di sostanze che assorbono totalmente la luce e risultano opache
• non metallica, tipica dei corpi più o meno trasparenti.

COLORE: proprietà molto evidente, ma meno diagnostica di altre.

Idiocromatici, presentano sempre lo stesso colore

Esempio: lapislazzulo turchino; malachite verde; cinabro rosso. )

Allocromatici, presentano colori diversi a seconda di impurità chimiche rimaste incluse nel reticolo durante la formazione o per particolari difetti in alcuni punti del reticolo

Esempio: quarzo e molte pietre preziose.

STRISCIO: tecnica per la determinazione del colore. Consiste nell'osservare il colore di un minerale in polvere, ottenuta sfregando il minerale su un frammento di porcellana ruvida, non vetrificata. Il vantaggio è dovuto alla costanza del colore dello striscio per un determinato minerale, anche se quest'ultimo può presentarsi con colori diversi.

Esempio: ematite dà sempre uno striscio rosso - bruno, anche se l'aggregato di partenza può essere nero o rosso o marrone.

DENSITÀ: massa per unità di volume g/cm³; dipende direttamente dall'addensamento di atomi nel reticolo ( per cui il valore è significativo anche per l'identificazione dei minerali ), ma anche dalla pressione.

B ) PROCESSI DI FORMAZIONE

CRISTALLIZZAZIONE: passaggio da un insieme di atomi disordinati a porzioni di materia rigorosamente ordinata.

Nel corso di tale processo ogni minerale è in equilibrio fisico-chimico con l'ambiente che lo circonda, per cui ogni variazione delle caratteristiche dell'ambiente si riflette nel processo di sviluppo dei cristalli.

Processi di cristallizzazione:

Cristallizzazione: da un materiale fuso che si raffredda

Precipitazione: da soluzioni acquose ad alta temperatura

Sublimazione: di vapori caldi ( come esalazioni vulcaniche )

Evaporazione: di soluzioni acquose ( soprattutto di acque marine )

Risultato di attività biologiche: ( costruzione di gusci o apparati scheletrici )

Trasformazioni allo  stato solido: di minerali già esistenti che vengono sottoposti a variazioni di temperatura e/o di pressione

C ) CLASSIFICAZIONE

SPECIE MINERALI: unità di base della classificazione in classi ( 8 ), ognuna delle quali comprende tutti gli individui minerali che hanno lo stesso reticolo strutturale e composizione chimica uguale ( o variabile entro limiti ben precisi ) e che sono in equilibrio con i parametri che caratterizzano l'ambiente naturale in cui si formano.

Ogni specie può presentare delle varietà, caratterizzate da qualche particolarità chimica o fisica non sempre costante, come il colore di molti minerali trasparenti.

Le specie sono oltre 2000, ma solo una ventina  sono veramente abbondanti e dalla loro combinazione hanno origine le rocce.

Silicati: il gruppo più diffuso, oltre che più numeroso di minerali. Nel mondo inorganico sono l'analogo dei composti del carbonio nel mondo organico. La grande varietà di strutture esistenti dipende dal modo con cui il silicio coordina ( attrae ) a sé l'ossigeno:

ogni ione silicio coordina 4 ioni ossigeno e il gruppo silicatico [ SiO₄ ha la forma tridimensionale di un tetraedro. I 4 anioni ossigeno occupano i vertici di un tetraedro ideale, mentre il catione silicio, molto più piccolo, occupa lo spazio libero al centro del tetraedro.

IL FORTE LEGAME OSSIGENO-SILICIO ( PER META' IONICO E PER META' COVALENTE ) DA' ORIGINE A UNA STRUTTURA MOLTO STABILE MA NON ELETTRICAMENTE NEUTRA. L'eccesso di carica negativa deriva dal fatto che ogni ossigeno mette a disposizione una carica pari a -2, mentre il silicio ha una carica +4.

Il modo per neutralizzare la carica del tetraedro è :

l'aggregazione di altri cationi, diversi dal silicio: SI FORMA UNA STRUTTURA CHIMICA STABILE, FORMATA DAI SINGOLI TETRAEDRI LEGATI INSIEME DA IONI POSITIVI;

l'unione diretta tra tetraedri, che si attaccano per i vertici: alcuni degli atomi di ossigeno dividono la loro carica con due atomi di silicio. SI ORIGINANO CATENE DI TETRAEDRI, SINGOLE O DOPPIE, OPPURE LAMINE E RETICOLI TRIDIMENSIONALI, secondo un processo di polimerizzazione.

In tali strutture una parte degli ossigeni ( ossigeni - ponte ) mantiene i collegamenti tra i tetraedri, mentre gli altri ossigeni ( ossigeni di legame ) si uniscono a cationi diversi dal silicio.

La struttura dei principali gruppi:

NESOSILICATI: struttura più semplice. I tetraedri sono isolati, cioè i loro ossigeni si legano solo a cationi diversi dal silicio.

Esempio: olivina ( Mg, Fe )₂  SiO₄ silicato che si forma ad alta temperatura,  per cristallizzazione da un magma

INOSILICATI: i tetraedri sono uniti tra loro a formare catene lineari indefinite, singole o multiple.

Esempio: * catena singola: pirosseni gli ossigeni di legame sono uniti a ioni Ca ²⁺,

Mg ²⁺, Fe ²⁺. Tra i minerali fondamentali del

basalto, la roccia più comune della crosta

oceanica e di vaste aree vulcaniche continentali

* catena doppia: anfiboli ai tetraedri sono legati, oltre agli stessi cationi dei

pirosseni, anche gruppi OH^-. Sono minerali che si

trovano in prevalenza in rocce magmatiche della

crosta continentale.

FILLOSILICATI: i tetraedri sono collegati a formare dei 'fogli' di estensione laterale indefinita. I cationi e i gruppi OH^-  legano tra loro fogli paralleli di tetraedri.

Esempio: miche abito cristallino a fogli facilmente sfaldabili, frequenti nelle rocce      

della crosta continentale

minerali argillosi la maggior parte deriva dall'alterazione atmosferica di

altri silicati

TETTOSILICATI: ogni tetraedro ha i vertici in comune con altri tetraedri a formare una specie di intelaiatura tridimensionale continua e indefinita. Se i tetraedri hanno al centro solo Si, la formula globale è SiO₂; poiché per ogni 2 ioni di ( O ^2- ) vi è uno ione ( Si ⁴⁺) la struttura è elettricamente neutra.

Esempio: quarzo i suoi legami, tutti del tipo ossigeno-silicio, ne fanno un minerale

molto duro e molto resistente all'alterazione atmosferica.

Se invece in molti tetraedri il silicio è sostituito dall'alluminio ( Al ³⁺), l'intelaiatura

tridimensionale alluminosilicatica che ne deriva si fa più complessa e nelle sue cavità

può contenere vari tipi di cationi.

Esempio: feldspati particolarmente diffusi in molte rocce magmatiche e metamorfiche

Ortoclasio ( KAlSi₃O₈ ), che ospita il K⁺ , un catione di grandi

dimensioni

Plagioclasi , che ospitano i cationi Na ⁺ e Ca ²⁺, simili tra loro e perciò in grado di sostituirsi a seconda delle condizioni ambientali di cristallizzazione. Sono miscele in tutte le proporzioni di due termini puri: anortite CaAl₂Si₂O₈ ( in cui la metà dei Si ⁴⁺ è sostituita da Al ³⁺) + albite NaAlSi₃O₈ ( in cui un Si ⁴⁺ ogni 4 è sostituito da Al ³⁺). La diversa carica di questi due cationi è bilanciata da cationi Na ⁺ e Ca⁺², che si sostituiscono l'un l'altro.

Non silicati: minerali nel complesso subordinati, come abbondanza, ai silicati. Molti di essi hanno importanza per le attività umane ( come ossidi, solfuri, solfati, elementi nativi.), però nella costituzione di rocce i soli di una certa importanza sono i minerali carbonatici, formati dall'unione di ( CO ₃ )^2-  legato a uno o più cationi.

Esempio: calcite CaCO₃                 componenti essenziali delle rocce

dolomite CaMg( CO₃ )₂                                  sedimentarie carbonatiche ( calcari,

dolomie )

salgemma NaCl                              

gesso CaSO₄ . H₂O ( solfato di calcio idrato )