Corso di Laurea in Scienze Naturali Mineralogia

Prof. Mario TribaudinoDipartimento di Scienze della Terramario.tribaudino@unipr.it

0.2 mm = 200 µm = 200000 nm

--- 1m

Minerali nel corpo umano

Minerali

• Composti chimici• Naturali (non sempre)

• Solidi (sempre)

• Cristallini (quasi sempre)

O

Si

Al

Ca

altriKNa

Mg

Fe

% in pesocrosta mantello terra

O 47 46 29.3Si 27.2 21 14.7Al 8.0 1.2Fe 5.8 6.3 34.8Ca 5.1 2.53 1.4Mg 2.8 23 11.3Na 2.3K 1.7

altri <1 <1 <7

% peso % atomica raggio ionico % volumeO 46.60 62.55 1.40 93.8Si 27.72 21.22 0.42 0.9Al 8.13 6.47 0.51 0.5Fe 5.00 1.92 0.74 0.4Ca 3.63 1.94 0.99 1.0Na 2.83 2.64 0.97 1.3K 2.59 1.42 1.33 1.8Mg 2.09 1.84 0.66 0.3

totale 98.59 100.00 100.00

La costituzione della Terra e dalla sua composizione

La composizione della crosta terrestre, su cui viviamo.

Minerali presenti nella crosta terrestre (in volume)

11%

5%

5%

5%

12%

39%

12%

3%8%

plagioclasi

feldspati alcalini

quarzo

pirosseni

amfiboli

miche

minerali argille

altri silicati

non silicati

Pochi elementi, pochi minerali. Se ne può prevedere la presenza e (approssimativamente) la struttura da poche considerazioni di chimica di base

La tavola periodica

Elettronegatività

Un solo anione, O2-

Un catione prevalente, Si4+

I minerali sono per lo più silicati (97%)

RI (Å) RIM/RIO2- coordinazione e-neg M-O % ionicità

O2- 1.40Si4+ 0.42 0.30 4, (6) 1.76 55Al3+ 0.51 0.36 4, 6 2.03 65Ca2+ 0.99 0.71 8, 6 2.46 80Na+ 0.97 0.69 7, 8 2.49 80K+ 1.35 0.95 8, 9 2.59 85

Fe2+ 0.74 0.53 6, 8Fe3+ 0.64 0.46 6

1.86 60

Mg2+ 0.66 0.48 6, (8), (4) 2.27 75

C4+ 0.16 0.11 3 1.00 25Ti4+ 0.68 0.48 6, (4) 2.18 75

Legame prevalentemente ionico: non c’è molecola!

Atomi rappresentabili come sfere, struttura a poliedri di coordinazione

L’anione ha raggio ionico maggiore o molto maggiore del catione

La struttura dei minerali è determinata dalla disposizione dell’anione

I cationi sono posti negli interstizi tra gli ossigeni. Il numero di ossigeni che circondano un dato catione (numero di coordinazione) dipende dal rapporto tra i raggi ionici di catione e anione (quasi sempre O).

Coordinazione teorica

III 0.155IV 0.224VI 0.415VIII 0.732

1y0.5

Coordinazione 3, solo nel C

RI (Å) RIM/RIO2- coordinazione e-neg M-O % ionicità

O2- 1.40Si4+ 0.42 0.30 4, (6) 1.76 55Al3+ 0.51 0.36 4, 6 2.03 65Ca2+ 0.99 0.71 8, 6 2.46 80Na+ 0.97 0.69 7, 8 2.49 80K+ 1.35 0.95 8, 9 2.59 85

Fe2+ 0.74 0.53 6, 8Fe3+ 0.64 0.46 6

1.86 60

Mg2+ 0.66 0.48 6, (8), (4) 2.27 75

C4+ 0.16 0.11 3 1.00 25Ti4+ 0.68 0.48 6, (4) 2.18 75

Il poliedro più importante: SiO44+. E’ un tetraedro!

Vari modi di rappresentarlo, ma solo il primo rispetta il rapporto tra i raggi ionici

L’Al3+ può avere coordinazione tetraedrica, ma anche ottaedrica, 6 (è più grande del Si)

Modi di rappresentazione

La struttura del diamanteTutti gli atomi di C in coordinazione 4

ball-and-stick modelball-and-stick model polyhedral modelpolyhedral model blue C onlyblue C only

Modello a sfereModello a sfere

FCC unit cellFCC unit cell

Aspetto microscopico

Aspetto esterno (stesso minerale)

?

10 nm

200000 nm

Il punto è stato ingrandito di 40 volte per renderlo visibile

1x 10

x 20000 x 500

Aspetto microscopico

Il lato è0.02 μm(0.00002 mm)

In rosso la cella elementare

I pallini verdi sono i vertici del reticolo

Unità asimmetrica

© M

.C.

Esc

her