Minerali: corpi inorganici naturali con una composizione chimica e proprietà fisico-chimiche molto specifiche

Classificazione generale:

singoli elementi (metalli puri)

- Oro (Au) Argento (Ag) Diamante “puro carbonio” (C)

rame (Cu)

composti (sali):

- carbonati es. CaCO3… carbonato di calcio, detto calcare);

- solfati (es. CaSO3: il gesso);

- alogenuri (NaCl: cloruro di sodio);

- solfuri (ZnS: solfuro di zinco)

1.Stato solido (superficie terrestre)

2. Stato fuso o semi-solido (nelle profondità-alta Temperatura e pressione “T e p”)

DISTINZIONI

Origini dei Minerali nella crosta terrestre e/o nelle profondità

solidificazione per raffreddamento lento

(abbassamento graduale T e p)

Tempo sufficiente per organizzare i legami tra gli atomi del minerale

Mineralisotterranei

STRUTTURA CRISTALLINA

Proprietà fisico-chimichespecifiche (linee di frattura,

resistenza agli urti)

solidificazione per raffreddamento veloce

(abbassamento brusco T e p)

Tempo NON sufficiente per organizzare i legami tra gli atomi del

minerale

Mineralisulla superficie

terrestre

STRUTTURA AMORFA “non cristallina”

Assenza di proprietà fisico-chimiche specifiche

Esempio: la silice SiO2 (costituisce la sabbia e il vetro)

struttura cristallina (Quarzo) struttura amorfa (Opale)

Struttura cristallina: reticolo di forma poliedrica tridimensionale variabile,a seconda del minerale, con vertici occupati da atomi, spigoli e diagonaliinterni rappresentati dai legami.

Cella di base: unità o cella elementare ripetuta n volte nelle 3 direzioni dellospazio per dare struttura completa del minerale

Figure: strutture cristalline di 2 minerali diversi le cui celle elementari sono diverse eripetute n volte nelle 3 direzioni spaziali. Nello specifico una cella cubica ripetuta n voltefornirà una struttura cristallina cubica del minerale.

Un minerale, a livello macroscopico, che assume la forma poliedrica della sua

struttura cristallina microscopica, ha raggiunto l’abito cristallino

Tetraedro composto da atomi di carbonio (cella elementare)

DIAMANTEDIAMANTE (struttura tetraedri “celle elementari” unite tra loro)

Un minerale cristallino di dimensioni macroscopiche (ben visibile ad occhio nudo) può assumere una forma poliedrica che ricalca fedelmente la propria struttura cristallina microscopica.

Diamante: a livello macroscopico assume forma poliedrica tetraedrica perché la suastruttura cristallina ha forma tetraedrica, derivante dal tetraedro della sua cellaelementare data da 5 atomi di carbonio che si legano tra loro

ESEMPIO

Si creano un insieme di diversi foglietti planari di Carbonio impilati e uniti tra loro da

legami chimici deboli

Evoluzione (milioni di anni)

Diamante

Grafite (forma finale)

Struttura cristallina con celle elementari con atomi di Carbonio trigonali planari ripetute n volte formando un foglietto

planare di Carbonio.

Struttura cristallina con celle elementari con atomi di Carbonio disposti a tetraedri

Facile sfaldabilità lungo tali piani (per questo le MATITE ben temperabili)

Densità: rapporto massa/Volume del corpo;

Durezza: misura della resistenza che un minerale oppone alla scalfitura.Viene misura in base a parametri descritti nella scala di Mohs

Proprietà fisiche minerali

Sfaldatura: tipica dei minerali cristallini i quali si “spezzano” secondo linee preciseche corrono lungo le linee di legame del reticolo cristallino. Si creano dei “piani disfaldatura” del minerale secondo i quali si può spezzare (es. : taglio dei diamanti);

Frattura: rottura non piana ed irregolare del minerale, in genere avviene dove nonesistono piani di sfaldatura, quindi in minerali amorfi (es.: vetro);

Elasticità: proprietà dei minerali di flettersi deformandosi sotto l’azione di unaforza, ma di riprendere la forma originaria;

Plasticità: proprietà dei minerali di deformarsi in maniera permanente, in seguitoall’azione di una forza, senza spaccarsi;

Malleabilità: proprietà di un minerale a lasciarsi lavorare fino a divenire laminesottili; tipica dei minerali metallici come oro, argento e rame.

Duttilità: proprietà di un minerale a lasciarsi lavorare fino a divenire filo; tipica deiminerali metallici come oro, argento e rame;

Altre proprietà: colore, lucentezza, trasparenza, fluorescenza e l’angolo dirifrazione della luce quando li attraversa.

SILICATI “sono i minerali più rappresentati e importanti della Litosfera”La loro cella elementare è formata da 1 atomo di Silicio coordinato da 4 atomidi Ossigeno (SiO4

4-) tali da formare una struttura tetraedrica.

Gli ioni silicato, avendo tutti cariche negative libere sugli atomi diossigeno, devono legarsi a ioni metallici positivi come Fe2+ e Mg2+ chefungono da ponti tra i tetraedri creando legami complessi (presenti nel suolo)

FEMICI: bassa % ioni silicato (tetraedri) ed alta % ioni metallici (Fe; Mg).Rapporto tra la quantità di Silicio e Ossigeno è più basso rispetto agli ionisilicato dei sialici.Si trovano prevalentemente nel Mantello superiore.

SIALICI: elevata % ioni silicato (tetraedri) e bassa % ioni metallici (Al, Ca, K).Rapporto tra la quantità di Silicio e Ossigeno è più elevato rispetto agli ionisilicato dei femici.Si trovano prevalentemente nella Crosta.

Classificazione dei silicati: femici e sialici

Figura. 4 ioni silicato (tetraedri) ed 1ione metallico generico (sfera grigia)che si lega agli ossigeni degli ionisilicato. Si formano complessi di ionisilicati e ioni ferro-magnesio cheoriginano silicati femici (le olivine).