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Corso di MineralogiaCorso di MineralogiaII anno II anno –– I semestreI semestre

Prof. Anna Garavelli Prof. Anna Garavelli –– Prof. Sandro Prof. Sandro MonnoMonno

Mi potete trovare al Mi potete trovare al IVIV piano Palazzo Scienze della Terra, piano Palazzo Scienze della Terra, stanza N. 24, tutti i giorni dopo le 10.30stanza N. 24, tutti i giorni dopo le 10.30

Tel.Tel. 08054422520805442252

EmailEmail a.garavelli@geomin.uniba.ita.garavelli@geomin.uniba.it

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Dettagli sul corsoDettagli sul corso•• EE’’ necessaria la frequenzanecessaria la frequenza•• Lezioni frontali in classe ed esercitazioni in Lezioni frontali in classe ed esercitazioni in

laboratorio (6 CFU laboratorio (6 CFU –– 62 ore)62 ore)

•• LunediLunedi’’ 11.00 11.00 --14.00 14.00

•• MartediMartedi’’ 11.00 11.00 –– 13.0013.00

•• MercolediMercoledi’’ 11.0011.00--14.0014.00•• Esame a fine corso Esame a fine corso

•• Esoneri intermedi Esoneri intermedi (quiz a domanda aperta o risposta multipla)(quiz a domanda aperta o risposta multipla)

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17.00-18.00

16.00-17.00

Informatica (Aula 1)

Informatica (Aula C - Dip.

Fisica)

15.00-16.00

Inglese (Aula C - Dip.

Fisica)

Chimica organica

(Aula 5 - Dip. Chimica)

Chimica organica

(Aula 5 - Dip. Chimica)

14.00-15.00

13.00-14.00

Chimica fisica (Aula 1)

Informatica Laboratorio

(III piano dip. Informatica)

Mineralogia + Eserc. (Aula 7 -Aula 1)

Mineralogia (Aula 10)Mineralogia

+ Eserc. (Aula 7 -Aula 10)

11.00-13.00

Chimica organica

(Aula 2 - Dip. Chimica)

Chimica organica

(Aula 2 - Dip. Chimica)

Chimica fisica (Aula 10)

Chimica fisica (Aula 10) 9.00-11.00

VenerdìGiovedìMercoledìMartedìLunedìOrario

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Libro di Testo :Libro di Testo :

MINERALOGIA MINERALOGIA C. KLEIN C. KLEIN

Edito da ZanichelliEdito da Zanichelli

Le dispense delle lezioni sono reperibili sulla mia pagina webLe dispense delle lezioni sono reperibili sulla mia pagina web

cercate con google cercate con google Anna Garavelli + didattica Anna Garavelli + didattica

e le trovate facilmentee le trovate facilmente

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Programma Programma del corsodel corso •• Definizioni di minerali e rocce Definizioni di minerali e rocce

•• ProprietProprietàà fisiche osservabili a scala fisiche osservabili a scala macroscopicamacroscopica

•• Elementi di cristallochimica e legami tra Elementi di cristallochimica e legami tra particelleparticelle

•• StabilitStabilitàà dei minerali e reazioni allo dei minerali e reazioni allo stato solidostato solido

•• Elementi di cristallografia e sistemi Elementi di cristallografia e sistemi cristallinicristallini

•• Metodi analitici di analisi mineralogica : Metodi analitici di analisi mineralogica :

microscopia ottica microscopia ottica -- diffrattometriadiffrattometriaRX RX –– spettroscopia spettroscopia microramanmicroraman

•• Classificazione sistematica di mineraliClassificazione sistematica di minerali

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Ma perchMa perchéé studiare studiare mineralogia in un corso di mineralogia in un corso di

Laura dedicato allo studio Laura dedicato allo studio dei Beni Culturali ???dei Beni Culturali ???

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Materiali di interesse per i beni Materiali di interesse per i beni culturali ed oggetto di studio culturali ed oggetto di studio

della Mineralogiadella MineralogiaMateriali lapideiMateriali lapidei

quarzitequarziteossidianaossidianamarmomarmogemmegemme

CeramicaCeramicaVetroVetroMetalliMetalli

puripurilegheleghe

Materiali pittoriciMateriali pittoricipigmentipigmenticoloranticolorantilegantileganti

Materiali organiciMateriali organiciresidui umaniresidui umaniresidui alimentariresidui alimentariresidui vegetaliresidui vegetalisostanze naturalisostanze naturali

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Colossi di Colossi di MemnoneMemnone

Sulla base del Sulla base del contenuto di metalli:contenuto di metalli:

la quarzite la quarzite rovienerovienedalle cave di dalle cave di GebelGebel elelAhmarAhmar (600 Km N)(600 Km N)

Quarzite :Quarzite : roccia composta principalmente da roccia composta principalmente da quarzo (SiO2) e derivante per metamorfismo dallquarzo (SiO2) e derivante per metamorfismo dall’’arenariaarenaria. .

Di aspetto biancastro e per lo piDi aspetto biancastro e per lo piùù opaca (a differenza del opaca (a differenza del quarzo), essa quarzo), essa èè molto dura e molto resistente agli agenti molto dura e molto resistente agli agenti atmosferici, e per questo usata come materiale per atmosferici, e per questo usata come materiale per costruzioni o monumenti.costruzioni o monumenti.

Cave di Cave di GebelGebel elel AhmarAhmar

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Ossidiane

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Madonna dellMadonna dell’’OdegitriaOdegitria -- Tesoro di San NicolaTesoro di San Nicola

Dovevano essere tutti Dovevano essere tutti rubinirubini……. e . e invece son invece son perloppiuperloppiu’’ granatigranati

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Reliquiario di San SebastianoReliquiario di San Sebastiano

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Reliquiario di San Gregorio MagnoReliquiario di San Gregorio Magno

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CeramicaCeramica

Esercito di terracottaEsercito di terracotta

Terra SigillataTerra Sigillata

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Vetri (solidi amorfi)Vetri (solidi amorfi)

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I metalliI metalli

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Pigmenti antichiPigmenti antichiBlu egizianoBlu egiziano

(sabbia, calcare, sali di rame)(sabbia, calcare, sali di rame)

Blu MayaBlu Maya(indaco, argilla bianca)(indaco, argilla bianca)

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IInniizziioo uuttiilliizzzzoo PPiiggmmeennttoo FFiinnee

uuttiilliizzzzoo IInniizziioo uuttiilliizzzzoo PPiiggmmeennttoo

<< 11330000 AAssffaallttoo,, iiddrrooccaarrbbuurrii 11880000 BBaarriioo SSoollffaattoo,, BBaaSSOO44 ““ AAzzzzuurrrriittee,, 22CCuuCCOO33··CCuu((OOHH))22 11882255 11880000 GGiiaalllloo CCrroommoo,, PPbbCCrrOO44 ““ AAzzzzuurrrriittee ++ GGiiaalllloo PPiioommbboo oo GGiiaalllloo SSttaaggnnoo ““ 11880000 RRoossssoo CCrroommoo,, PPbbCCrrOO44··PPbb((OOHH))22 ““ AAzzzzuurrrriittee ++ GGiiaalllloo OOccrraa ““ 11880000 GGiiaalllloo IInnddiiaannoo,, CCaa oo MMgg eeuuxxaannttaattoo ““ BBiittuummee,, iiddrrooccaarrbbuurrii 11880000 VVeerrddee CCrroommoo ((BBlluu ddii PPrruussssiiaa ++ GGiiaalllloo CCrroommoo)) ““ BBlluu vveerrddiitteerr,, 22CCuuCCOO33··CCuu((OOHH))22 11880022 BBlluu CCoobbaallttoo,, CCooOO··AAll22OO33 vveettrroossoo ““ BBiiaannccoo oossssoo,, CCaa33((PPOO44))22 11880055 BBlluu CCeerruulleeoo,, CCooOO··nnSSnnOO22 ““ NNeerroo oossssoo,, CCaa33((PPOO44))22 11880099 BBaarriioo CCrroommaattoo,, BBaaCCrrOO44 ““ NNeerrooffuummoo,, ccaarrbboonnee 11881100 CCaallcciioo CCaarrbboonnaattoo,, CCaaCCOO33 ““ CCaallcciittee,, CCaaCCOO33 ((ddaall tteerrrreennoo)) 11881177 GGiiaalllloo CCaaddmmiioo,, CCddSS ““ CCaarrbboonnee ddii lleeggnnaa,, ccaarrbboonnee 11882244 UUllttrraammaarriinnoo ((ssiinntteettiiccoo)),, ssiilliiccaattoo ddii NNaa,, SS ee AAll ““ CCiinnaabbrroo ((VVeerrmmiigglliioo)),, HHggSS 11882255 RRoossssoo CCrroommoo,, PPbbCCrrOO44··PPbb((OOHH))22 ““ RRaammee rreessiinnaattoo,, ssaallii ddii CCuu iinn bbaallssaammoo 11882255 VViirriiddiiaannaa,, CCrr22OO33··22HH22OO ““ BBlluu EEggiizziiaannoo,, CCaaCCuuSSii44OO1100 11882266 AAlliizzaarriinnaa ((nnaattuurraallee)),, 11,,22--ddiiiiddrroossssiiaannttrraacchhiinnoonnee ““ GGaammbbooggee,, rreessiinnaa ggoommmmoossaa 11882255 BBiiaannccoo ZZiinnccoo,, ZZnnOO ““ TTeerrrraa VVeerrddee,, ssiilliiccaattoo ddii FFee,, MMgg,, AAll ee KK 11883366 GGiiaalllloo SSttrroonnzziioo,, SSrrCCrrOO44 ““ GGeessssoo,, CCaaSSOO44··22HH22OO 11883344 VVeerrddee CCoobbaallttoo,, CCooOO··xxZZnnOO ““ IInnddaaccoo,, CC1166HH1100NN22OO22 11886600 11884400 BBaarriioo SSoollffaattoo,, BBaaSSOO44 ““ TTeerrrree FFeerrrroossee,, FFee22OO33··xxHH22OO 11884422 VVeerrmmiigglliioo AAnnttiimmoonniioo,, SSbb22SS33 ““ GGiiaalllloo PPiioommbboo--SSttaaggnnoo 11775500 11884477 GGiiaalllloo ZZiinnccoo,, ZZnnCCrrOO44 ““ BBiiaannccoo PPiioommbboo,, 22PPbbCCOO33··PPbb((OOHH))22 11885500 BBlluu ddii PPrruussssiiaa ++ GGiiaalllloo CCaaddmmiioo,, FFee44((FFee((CCNN))66))33 ++ CCddSS ““ LLiittaarrggiirriioo,, PPbbOO 11885500 BBlluu CCoobbaallttoo ++ GGiiaalllloo NNaappoollii,, CCooOO··AAll22OO33 vveettrroossoo ++ PPbb33((SSbbOO44))22 ““ RRoobbbbiiaa,, 11,,22--ddiiiiddrroossssiiaannttrraacchhiinnoonnee··AAll((OOHH))33 11885500 BBlluu CCoobbaallttoo ++ GGiiaalllloo CCaaddmmiioo,, CCooOO··AAll22OO33 vveettrroossoo ++ CCddSS ““ MMaallaacchhiittee,, CCuuCCoo33··CCuu((OOHH))22 11882255 11885500 GGiiaalllloo CCoobbaallttoo,, CCooKK33((NNOO22))66··HH22OO ““ MMaassssiiccoott,, PPbbOO 11885500 OOssssiiddii ddii FFeerrrroo ““ MMiinniioo ((RRoossssoo PPiioommbboo)),, PPbb33OO44 11885544 VVeerrddee UUllttrraammaarriinnoo ““ OOrroo MMoossaaiiccoo,, SSnnSS22 11885566 CCaarrbboonnee--PPeeccee ((MMaallvvaa)) ““ OOrrppiimmeennttoo,, AAss22SS33 11886611 VViioolleettttoo CCoobbaallttoo,, CCoo33((AAssOO44))22 ““ RReeaallggaarr,, AAss22SS22 11886622 CCrroommoo OOssssiiddoo,, CCrr22OO33 ““ RRoossssoo PPiioommbboo,, PPbb33OO44 11886644 NNeerrooffuummoo,, ccaarrbboonnee ““ ZZaaffffeerraannoo,, ccoolloorraannttee oorrggaanniiccoo sseennzzaa mmoorrddeennttee 11886688 AAlliizzaarriinnaa ((ssiinntteettiiccaa)),, 11,,22--ddiiddrroossssiiaannttrraacchhiinnoonnee ““ TTeerrrraa VVeerrddee,, ssiilliiccaattii ddii FFee,, MMgg,, AAll ee KK 11887711 NNeerroo MMaannggaanneessee,, MMnnOO ““ UUllttrraammaarriinnoo ((nnaattuurraallee)),, ssiilliiccaattoo ddii NNaa,, SS ee AAll 11990000 11887744 LLiittooffoonnoo,, ZZnnSS ++ BBaaSSOO44 ““ VVeerrddiiggrriiss,, CCuu((CC22HH33OO22))22··CCuu((OOHH))22 11888866 PPoollvveerree ddii AAlllluummiinniioo,, AAll ““ VVeerrmmiigglliioo ((CCiinnaabbrroo)),, HHggSS 11889900 VViioolleettttoo MMaannggaanneessee,, MMnn((NNHH44))22((PP22OO77))22

11440000 TTeerrrree dd’’oommbbrraa 11990000 BBaarriioo SSoollffaattoo,, BBaaSSOO44 11550000 BBiiaannccoo BBiissmmuuttoo 11991100 RRoossssoo CCaaddmmiioo,, CCdd((SS,, SSee))44 11554499 CCoocccciinniigglliiaa,, ccoolloorraannttee oorrggaanniiccoo ccoonn mmoorrddeennttee 11991166 BBiiaannccoo TTiittaanniioo,, TTiiOO22 11555500 SSmmaallttoo,, vveettrroo aa bbaassee ddii ssiilliiccaattoo ddii CCoo ee KK 11662255 11992200 BBiiaannccoo AAnnttiimmoonniioo,, SSbb22OO33 11556655 GGrraaffiittee 11992266 RRoossssoo CCaaddmmiioo,, CCddSS ++ BBaaSSOO44 11660000 MMaarrrroonnee VVaann DDiikkee,, ccaarrbboonnee 11992277 GGiiaalllloo CCaaddmmiioo,, CCddSS ++ BBaaSSOO44 11661100 GGiiaalllloo NNaappoollii,, PPbb33((SSbbOO44))22 11993300 AArraanncciioo MMoolliibbddeennoo,, 77PPbbCCrrOO44··22PPbbSSOO44··PPbbMMooOO44 11770000 BBlluu ddii PPrruussssiiaa,, FFee44((FFee((CCNN))66))33 11993355 BBlluu MMaannggaanneessee,, BBaa((MMnnOO44))22··BBaaSSOO44 11770000 BBlluu ddii PPrruussssiiaa ++ GGiiaalllloo OOccrraa 11993355 BBlluu FFttaalloocciiaanniinnaa,, CCuu ffttaalloocciiaanniinnaa 11777788 VVeerrddee SScchheeeellee,, CCuuHHAAssOO33 11993388 VVeerrddee FFttaalloocciiaanniinnaa,, CCuu ffttaalloocciiaanniinnaa cclloorriinnaattaa 11778811 GGiiaalllloo TTuurrnneerr,, PPbbOOCCll22 11995500 BBlluu MMaannggaanneessee,, BBaa((MMnnOO44))22 ++ BBaaSSOO44 11778888 VVeerrddee SSmmeerraallddoo,, CCuu((CC22HH33OO22))22··33CCuu((AAssOO22))22 11995566 AArraanncciioo MMeerrccaaddiiaannoo

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Materiali di interesse per i beni Materiali di interesse per i beni culturali ed oggetto di studio della culturali ed oggetto di studio della

Mineralogia Mineralogia Materiali lapideiMateriali lapidei

quarzitequarziteossidianaossidianamarmomarmogemmegemme

CeramicaCeramicaVetroVetroMetalliMetalli

puripurilegheleghe

Materiali pittoriciMateriali pittoricipigmentipigmenticoloranticolorantilegantileganti

Materiali organiciMateriali organiciresidui umaniresidui umaniresidui alimentariresidui alimentariresidui vegetaliresidui vegetalisostanze naturalisostanze naturali

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Materiali organiciMateriali organici

AmbraAmbra

TessutiTessuti

AvorioAvorio

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Cosa Cosa èè un minerale ?un minerale ?Nella definizione piNella definizione piùù accettataaccettata, , un minerale un minerale èè

un solido cristallino un solido cristallino omogeneo, omogeneo,

generalmente generalmente inorganico, formatosi in inorganico, formatosi in condizioni naturali, con condizioni naturali, con

una formula chimica ben una formula chimica ben definita ed un ordinato definita ed un ordinato

arrangiamento delle arrangiamento delle particelle (atomi, particelle (atomi,

ioni, etc.)ioni, etc.)

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omogeneoomogeneo

Per Per solido solido omogeneoomogeneo si intende si intende una una singola singola sostanza solida sostanza solida (fase)(fase) che non può che non può essere fisicamente essere fisicamente separata in composti separata in composti pipiùù semplici. semplici.

Una Una fasefase èè un un sistema chimicamente omogeneosistema chimicamente omogeneo al suo interno, al suo interno, distinto e distinto e meccanicamente separabilemeccanicamente separabile dal resto del sistema in cui dal resto del sistema in cui èè immerso.immerso.

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omogeneoomogeneo

Le Le roccerocce (anche se (anche se monomineralichemonomineraliche) ) non sono mineralinon sono mineraliperchperchèè costituite costituite da pida piùù fasifasi diverse diverse che fisicamente che fisicamente separabili una separabili una dalldall’’altra. altra.

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inorganicoinorganicoUn composto organico formatosi per Un composto organico formatosi per azione di organismi viventi non azione di organismi viventi non èègeneralmente considerato un minerale.generalmente considerato un minerale.

Il carbonato conchiliare viene considerato un minerale perchèidentico a composti formatisi per processi puramente inorganici.

L’ambra rientra tra i minerali perche’ seppur e’ una sostanza di origine organica si e’ formata per processi puramente inorganici.

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Formatosi in condizioni Formatosi in condizioni naturalinaturali

un materiale un materiale èè considerato considerato mineraleminerale se e solo se se e solo se esso esso èè una una sostanza consolidata prodottasi sostanza consolidata prodottasi in Natura per processi del tutto naturali, in Natura per processi del tutto naturali, ossia processi nei quali non vi sia alcun ossia processi nei quali non vi sia alcun intervento dell'intervento dell'attivitaattivita' umana. ' umana.

Il termine Il termine NaturaNatura non si riferisce al solo non si riferisce al solo ambiente terrestre ma si estende a tutto ambiente terrestre ma si estende a tutto l'Universo. Pertanto, si formano minerali anche l'Universo. Pertanto, si formano minerali anche negli spazi fuori dalla Terra. Ne sono negli spazi fuori dalla Terra. Ne sono testimonianza diretta i minerali delle meteorititestimonianza diretta i minerali delle meteoriti

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Occorre distinguere fra Occorre distinguere fra processi che avvengono in processi che avvengono in

Natura e 'processi naturali'Natura e 'processi naturali'..Anche una sostanza prodotta in Anche una sostanza prodotta in laboratorio con una reazione laboratorio con una reazione chimica chimica èè il risultato di un il risultato di un processo naturale: le reazioni processo naturale: le reazioni chimiche sono espressioni di chimiche sono espressioni di leggi intrinseche della Natura; leggi intrinseche della Natura; tuttavia, dato che la reazione tuttavia, dato che la reazione èèinnescata e/o controllata innescata e/o controllata dall'uomo, il processo non dall'uomo, il processo non èèsoltantosoltanto naturale. naturale.

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I materiali cristallini prodotti I materiali cristallini prodotti dall'uomo sono detti dall'uomo sono detti

materiali sinteticimateriali sinteticiI I materiali sinteticimateriali sinteticipossono possono produrre produrre mineraliminerali quando quando reagendoreagendo con con l'ambiente che li l'ambiente che li circonda circonda formano un formano un nuovonuovo composto composto cristallino cristallino

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formula chimica definitaformula chimica definita

Un Un minerale minerale èè un un singolo elemento singolo elemento chimico o chimico o composto la cui composto la cui composizione può composizione può essere espressa da essere espressa da una formula una formula chimicachimica

Quarzo SiO2

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formula chimica definitaformula chimica definita

La La composizionecomposizione di un di un minerale minerale non non èènecessariamente fissanecessariamente fissa (es. (es. Olivine con composizione Olivine con composizione variabile da Mg2SiO4 a variabile da Mg2SiO4 a Fe2SiO4). Fe2SiO4).

Nonostante ciò, Nonostante ciò, la variazione la variazione deve avvenire entro certi deve avvenire entro certi limitilimiti (dettati (dettati dalldall’’organizzazione strutturale) organizzazione strutturale) e e poter essere espressa poter essere espressa mediante una formula mediante una formula chimica stechiometrica o chimica stechiometrica o non stechiometricanon stechiometrica(Mg,Fe)2SiO4 (Mg,Fe)2SiO4

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ordinato arrangiamento delle ordinato arrangiamento delle particelleparticelle

Qualsiasi composto chimico omogeneo, Qualsiasi composto chimico omogeneo, naturale, ed esprimibile mediante naturale, ed esprimibile mediante una formula chimica non può essere una formula chimica non può essere considerato un minerale se non ha il considerato un minerale se non ha il requisito fondamentale requisito fondamentale delldell’’ordinamento interno, ordinamento interno, cioecioe’’ della della cristallinitcristallinitàà..

Esistono tuttavia vari materiali di formazione del tutto naturale la cui struttura interna non possiede il requisito fondamentale della cristallinità.

Tali sostanze non vengono considerati minerali ma si parla di mineraloidi

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Un minerale Un minerale èè quindiquindi““Una fase cristallina naturaleUna fase cristallina naturale””

ogni ogni minerale, per essere minerale, per essere correttamente definitocorrettamente definito, necessita della , necessita della definizione della sua composizione definizione della sua composizione chimicachimica (natura delle particelle che lo (natura delle particelle che lo compongono) compongono) ee del modo con cui le del modo con cui le particelle sono organizzate nello particelle sono organizzate nello spazio tridimensionalespazio tridimensionale (ordinamento (ordinamento interno).interno).

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Sia la natura chimica delle Sia la natura chimica delle particelle che il loro particelle che il loro

ordinamento sono condizioni ordinamento sono condizioni necessarie ma da sole non necessarie ma da sole non

sufficienti per la definizione di sufficienti per la definizione di minerale.minerale.

Riprendendo lRiprendendo l’’esempio fatto precedentemente per la esempio fatto precedentemente per la forsteriteforsterite (Mg2SiO4) e la (Mg2SiO4) e la fayalitefayalite(Fe2SiO4), tali minerali (Fe2SiO4), tali minerali differisconodifferiscono tra di loro solo tra di loro solo per la presenzaper la presenza nei due nei due membri membri di due elementi diversidi due elementi diversi ((Mg+Mg+ e e Fe+Fe+) che hanno stessa valenza e raggio ) che hanno stessa valenza e raggio ionico. Tali elementi possono sostituirsi tra loro in tutte le pionico. Tali elementi possono sostituirsi tra loro in tutte le proporzioni senza roporzioni senza variazione della struttura interna del minerale, variazione della struttura interna del minerale, dando luogodando luogo, nella serie delle olivine, , nella serie delle olivine, ad una ad una ““soluzione solidasoluzione solida”” tra i due end tra i due end membersmembers. .

Le fasi intermedie manterranno in questo caso lo stesso ordinameLe fasi intermedie manterranno in questo caso lo stesso ordinamento interno dei due end nto interno dei due end membersmembers e la serie può essere chiamata e la serie può essere chiamata Serie IsomorfaSerie Isomorfa..

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Ogni modificazione dello Ogni modificazione dello stesso composto stesso composto èè chiamata chiamata

Polimorfo.Polimorfo.

PuoPuo’’ accadere inoltre che accadere inoltre che lo stesso composto lo stesso composto esista con differenti organizzazioni esista con differenti organizzazioni strutturalistrutturali. .

Ognuna delle diverse organizzazioni Ognuna delle diverse organizzazioni strutturali rappresenta quindi un minerale strutturali rappresenta quindi un minerale distinto, in genere stabile in determinate e distinto, in genere stabile in determinate e proprie condizioni di Pressione e proprie condizioni di Pressione e Temperatura.Temperatura.

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C (carbonio)C (carbonio) : diamante, grafite: diamante, grafite

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