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Minerali, rocce e magmi


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.


composizione della crosta terrestre

• ossigeno: 46,6%;

• silicio: 27,7%;

• alluminio: 8,1%;

• ferro: 5,0%;

• calcio: 3,6%; sodio: 2,8%; potassio: 2,6%; magnesio: 2,1%

costituiscono quasi il 99% e sono detti elementi maggiori.

• Fosforo, titanio, e manganese 1% e 0,1% elementi minori.

• Gli altri elementi (inferiori allo 0,1%) sono detti elementi in traccia.


I minerali

Composizione chimica costante

Forma e caratteristiche fisiche specifiche

Generalmente sostanze inorganiche e solide

Sostanze naturali

Metallo grezzo

I minerali sono

Minerale Latino medievale mineralis Parola gallica meìina

http://www.geologia.com/area_raga/minerali/minerali8.jpg

http://images.google.com/imgres?imgurl=http://www.bibliolab.it/pic/flask21.gif&imgrefurl=http://www.bibliolab.it/lab_acqua.htm&h=112&w=100&sz=3&hl=it&start=22&um=1&tbnid=0WQleMpu-CPHUM:&tbnh=86&tbnw=77&prev=/images%3Fq%3Dprovetta%26start%3D20%26ndsp%3D20%26um%3D1%26hl%3Dit%26rls%3Dcom.microsoft:it:IE-SearchBox%26rlz%3D1I7HPNN%26sa%3DN


ROCCIAROCCIAAggregato naturale di uno o più minerali

FeldspatiFeldspati

QuarzoQuarzo

BiotiteBiotite

Granito = roccia Granito = roccia ignea intrusiva ignea intrusiva composta composta essenzialmente da:essenzialmente da:

Minerali di tipo diverso (es. Minerali di tipo diverso (es. granito, basalto)granito, basalto)

roccia polimineralicaroccia polimineralica

Un solo tipo di minerale (es. Un solo tipo di minerale (es. travertino, dunite)travertino, dunite)

roccia monomineralicaroccia monomineralica


Ma quali caratteristiche ha un minerale?Ma quali caratteristiche ha un minerale?

•Materiale naturaleMateriale naturale•Composto inorganicoComposto inorganico•Specifica composizione chimicaSpecifica composizione chimica•Struttura cristallina definitaStruttura cristallina definita•Proprietà fisiche ben definiteProprietà fisiche ben definite


Struttura cristallina

Un cristallo è una formazione minerale solida che ha una disposizione periodica e ordinata di atomi ai vertici di una che si chiama reticolo cristallino; la presenza del reticolo conferisce al cristallo una forma geometrica definita.


Esistono circa 3000 tipi di minerali ….da qui la necessità di classificarli … ma come?

Durezza

Proprietà fisiche


Densità

Proprietà magnetiche

Lucentezza Colore

Sfaldatura

Proprietà fisiche dei minerali

http://www.ica-net.it/pascal/Quota%201000/gif/grafit1.jpg

http://www.stazioneceleste.it/immagini/recon_immag/Vortice_Colore.jpg


Durezza

Definizione: resistenza che oppone quando viene scalfitoOgni minerale scalfisce quello che lo precede e viene scalfito da quello che lo segue

Particolarità:

Diamante e grafite stessa composizione chimica ma con classi di durezza diverse: -grafite primo o secondo grado;-diamante decimo grado.


Sfaldatura

La sfaldatura è la tendenza dei minerali a rompersi parallelamente a piani di atomi.

Numerosi minerali (come il quarzo e l'opale) non si sfaldano ma si spezzano irregolarmente: le fratture si distinguono in piane, disuguali, concoidi, ruvide.

Diamante Grafite

http://it.wikipedia.org/wiki/Minerale

http://it.wikipedia.org/wiki/Atomo


Lucentezza

indica il modo di riflettere la luce. La lucentezza dipende dal rapporto tra la quantità di luce che viene riflessa e quella che viene rifratta ed assorbita;.

Metallica Adamantina Vitrea IMPORTANZALa lucentezza é un parametro commercialmente importante, la più apprezzata é senz‘altro quella adamantina, tipo di lucentezza che rende spessoindimenticabile un minerale o una gemma

salgemma

Salgemma NaCl


Densità

densità da 1 a 2 : minerali leggeri

densità da 2 a 4 : minerali medi

densità da 4 a 6 : minerali pesanti

densità superiore a 6 : minerali molto pesanti

Peso di un ugual volume di acqua

Peso del minerale

Densità



ordinata

disordinata

Reticolo cristallino

Minerale cristallino

Disposizione atomi e

molecole

Minerale amorfo

http://images.google.com/imgres?imgurl=http://dcssi.istm.cnr.it/CORSO%2520IPERTESTUALE/StatoSolido/Strutture_Cristalline/images/Image14.jpg&imgrefurl=http://dcssi.istm.cnr.it/CORSO%2520IPERTESTUALE/StatoSolido/Strutture_Cristalline/proprieta_.htm&h=352&w=600&sz=25&hl=it&start=3&um=1&tbnid=GVby9YRqXgowwM:&tbnh=79&tbnw=135&prev=/images%3Fq%3Dclassi%2Bsimmetria%26um%3D1%26hl%3Dit%26rls%3Dcom.microsoft:it:IE-SearchBox%26rlz%3D1I7HPNN%26sa%3DN

http://images.google.com/imgres?imgurl=http://digilander.libero.it/minerals/images/facce.jpg&imgrefurl=http://digilander.libero.it/minerals/files/classi.html&h=412&w=296&sz=8&hl=it&start=5&um=1&tbnid=rCxeg1lxHJq2RM:&tbnh=125&tbnw=90&prev=/images%3Fq%3Dclassi%2Bsimmetria%26um%3D1%26hl%3Dit%26rls%3Dcom.microsoft:it:IE-SearchBox%26rlz%3D1I7HPNN%26sa%3DN


Trasparenza

Trasparente Traslucido Opaco

Non consente una visione nitida dell’oggetto

Trasmette la luce diffondendola ma non è trasparente

Gesso

trasmette luce ed attraverso il quale è possibile osservare un oggetto.

Quarzo Impermeabile alla luce

La maggior parte dei minerali metallici è opaca


Colore

incolori: assorbono tutte le radiazioni

Colorati: assumono il colore delle lunghezze d’onda che riflettono

La colorazione non sempre può essere utilizzata per il riconoscimento di un minerale

Minerali allocromatici Minerali idiocromatici

Il colore dipende esclusivamente dalla sua composizione chimica. Sono quindi dotati di colore proprio

dipende dalla presenza di impurità. difetti strutturali nel reticolo (centri di colore)


CLASSIFICAZIONE dei minerali

(l'elenco comprende solo i minerali che più frequentemente sono presenti nelle rocce):

ELEMENTI: Cu, Ag, Au, C (diamante, grafite)

OSSIDI: quarzo SiO2, bauxite (Al2O3. 3H2O) ematite Fe2O3

e magnetite

CARBONATI: calcite CaCO3 , dolomite Ca, Mg (CO3)2

SOLFATI: gesso CaSO4 . 2 H2O

FOSFATI: apatite (fosfato di Ca e altri elementi)

SOLFURI: pirite FeS2

ALOIDI o Alogenuri: salgemma NaCl fluorite CaF2

SILICATI: silicio, ossigeno e metalli e sono caratterizzati dalla presenza di tetraedri ("piramidi" a base triangolare con quattro facce eguali tra loro) corrispondenti al gruppo (SiO4)4- .


• Una caratteristica essenziale dei minerali è la loro struttura cristallina. Una caratteristica essenziale dei minerali è la loro struttura cristallina. • Il termine Cristallo non indica qualcosa di grande o necessariamente bello Il termine Cristallo non indica qualcosa di grande o necessariamente bello

esteticamente.esteticamente.• Il vetro non è un minerale perchè: non ha nè strutture cristalline nè specifiche Il vetro non è un minerale perchè: non ha nè strutture cristalline nè specifiche

composizioni chimiche.composizioni chimiche.

Quando e perchè si formano i minerali?Quando e perchè si formano i minerali?

•Cristallizzazione per raffreddamentoCristallizzazione per raffreddamento•Precipitazione a basse temperaturePrecipitazione a basse temperature•Ricristallizzazione (allo stato solido)Ricristallizzazione (allo stato solido)


Definizione di roccia. ProblemiDefinizione di roccia. Problemi

1) 1) Nella definizione di roccia si prescinde dalle caratteristiche meccaniche della Nella definizione di roccia si prescinde dalle caratteristiche meccaniche della sostanza (ossia se il materiale che stiamo considerando è coerente o incoerente sostanza (ossia se il materiale che stiamo considerando è coerente o incoerente meccanicamente):meccanicamente):

Sabbia: aggregato di più minerali (quindi roccia)Sabbia: aggregato di più minerali (quindi roccia) Arenaria: aggregato di più minerali (quindi roccia)Arenaria: aggregato di più minerali (quindi roccia)2) 2) Ci sono rocce composte interamente da vetro (ossidiane). Ma allora non Ci sono rocce composte interamente da vetro (ossidiane). Ma allora non

sono rocce! (aggregato di più minerali). Per questo paradosso si parla sono rocce! (aggregato di più minerali). Per questo paradosso si parla anche di mineraloidi.anche di mineraloidi.

3)3) Ci sono rocce composte anche da materiale organico (carboni opp. rocce Ci sono rocce composte anche da materiale organico (carboni opp. rocce sedimentarie con fossili). Ma allora non sono rocce! (minerale = sostanza sedimentarie con fossili). Ma allora non sono rocce! (minerale = sostanza non organica). Per questo paradosso si parla anche di mineraloidi.non organica). Per questo paradosso si parla anche di mineraloidi.


Elementi nativiMinerali formati da un solo elemento:

Rame OroPlatino

Zolfo

Argento

Usi:Gioielli

fotografia

Usi:FiammiferiPesticidiVernici

Usi:GioielliOrtodonzia

Usi:Leghe con ZnLeghe con SnFili elettrici

Ottone

Bronzo

Zolfo

http://www.urania-europa.com/rame-nativo-cinese-cuprum.htm


Solfuri

Elemento metallico + Zolfo

Galena Piombo + Zolfo Il nome deriva dal greco γαλήνη = mare calmo. Descritto per la prima volta da Plinio il Vecchio come minerale di piombo.

Estrazione piombo

Blenda Zinco+Zolfo

Estrazione dello zinco

Cinabro

CinabroMercurio+ Zolfo

Si può utilizzare nell'affresco, tempera, olio ed acquerello.

PiriteFerro + Zolfo

Produzione ferro ed acido solforico


Alogenuri

Cloro o Fluoro + altro elemento

Fluorite Calcio + Fluoro

Usata per:-produzione acido fluoridrico;-produzione alluminio;-fabbricazione lenti e prismi.

SalgemmaCloro + Sodio

il sale è indispensabile all‘ uomo. Per questo già nella preistoria il commercio del sale aveva un'enorme importanza; fu menzionato in molte opere greche e latine, gli furono dedicate strade (la Salaria era una importante via per il commercio).


Ossidi

Ossigeno + elemento metallico

Ematite Ossido di ferro

Estrazione del ferro

Altri ossidi utili:

Bauxite Allumiinio Lattine

Stagno SaldatureCassiterite

http://digilander.libero.it/mineralweb/ematite3.htm


Carbonati

Carbonio + Ossigeno + elemento metallico

CO3

Calcite Aragonite

Porzione calcarea degli scheletri e delle conchiglie di alcuni organismi

Produzione calce Componente di cementi

Dolomite

http://digilander.libero.it/mineralweb/aragonite2.htm


Solfati

Zolfo + Ossigeno

SO4

+ Elemento metallico

Gesso Solfato di calcio Ca[SO4] 2H2O

Usi medicina

calchi statue

impronte Gessetti da

lavagna

BariteSolfato di bario Ba[SO4]

Usi Produzione zavorre per lavatrici, gru

Produzione calcestruzzo pesante Produzione di colori

Fuochi d’artificio

http://it.wikipedia.org/wiki/Immagine:Barite_-_Barega%2C_Sardegna%2C_Italia_02.jpg

http://www.veganblog.it/wp-content/uploads/2007/11/vernici.jpg

http://www.baugroup.com/assets/images/content/Cls_termo.jpg


Silicati che costituiscono le rocce

Silicati che costituiscono le rocce

•quarzoquarzo•feldspatifeldspati

•mica (e argille)mica (e argille)•anfibolianfiboli

•pirossenipirosseni•olivineolivine

•granatigranati

I minerali che costituiscono più del 95% della I minerali che costituiscono più del 95% della crosta sono silicati. crosta sono silicati. Per questo motivo, i silicati sono i minerali più Per questo motivo, i silicati sono i minerali più importanti. I più diffusi di questi sono:importanti. I più diffusi di questi sono:

Tra i non-silicati, i minerali più Tra i non-silicati, i minerali più abbondanti sulla superficie abbondanti sulla superficie terrestre sono i carbonatiterrestre sono i carbonati


Silicati

sono una classe di minerali composti prevalentemente da ossigeno e silicio; in particolare, la formula chimica di base comune a tutti è SiO4.

A livello geometrico, questi atomi sono disposti in modo da formare un tetraedro (al centro vi è l'atomo di silicio, ai quattro vertici gli atomi di ossigeno)


Il numero di ossidazione del silicio pari a +4, e quello dell'ossigeno a -2, ne risulta che complessivamente ogni tetraedro presenterà un eccesso di carica negativa (precisamente una carica di -4) che tende a distribuirsi sui quattro atomi di ossigeno: da ciò la presenza (più o meno elevata a seconda del tipo di silicato) di cationi metallici, attratti dall'anione tetraedrico.

Questi metalli sono solitamente ferro, magnesio, potassio, sodio e calcio, ed hanno una funzione fondamentale nel legare tra loro le diverse strutture silicatiche complesse formate dai tetraedri.

SilicatiSilicati


I gruppi SiO4 sono isolati; gli ossigeni ai vertici dei tetraedri sono legati esclusivamente a metalli diversi dal silicio. Ogni tetraedro è collegato agli altri non direttamente, ma da atomi (prevalentemente Fe ed Al) che fanno da ponte fra i vertici dei tetraedri stessi.

Sono minerali nel cui reticolo cristallino vi è molto spazio per i metalli (il più basso rapporto SiO4/metalli) per i quali, non essendovi atomi di ossigeno in comune fra i tetraedri, vale il rapporto

numerico Si:O = 1:4.

NesosilicatiNesosilicati


Nesosilicati

I tetraedri isolati sono collegati da cationi come Mg2+, Fe2+ o Al3+)

Un esempio è l’olivina (Mg,Fe)2SiO4


Gli inosilicati (dal greco INOS, fibra) sono silicati in cui i tetraedri si uniscono per formare catene singole o doppie,(rarissime sono le catene triple) la cui rispettiva formula chimica è Si2O6 e Si4O11.

Agli inosilicati appartengono due importanti costituenti delle rocce i pirosseni (a catena singola) e gli anfiboli (a catena doppia).

InososilicatiInososilicati


Pirosseni

formula chimica schematizzabile in XYZ2O6 , dove:

X e Y rappresentano cationi metallici come Na+, Ca2+, Fe2+, Mg2+ e Li+

Z rappresenta Si4+ e Al3+ nei siti tetraedrici delle catene.


si presentano sotto forma di fibre più o meno lineari, relativamente flessibili, avvolte in masserelle

La composizione può essere espressa dalla formula generale W0-

1X2Y5Z8O22(OH,F)2,

dove

W indica Na e K,

X indica Ca, Na, Mn, Fe, Mg, Li,

Y indica Mn, Fe, Mg, Al, Ti,

Z indica Si e Al.

La struttura degli anfiboli si basa su di una catena doppia Si4O12

AnfiboliAnfiboli


I fillosilicati (dal greco phyllon, foglia) sono silicati caratterizzati da una struttura a strati a simmetria tetraedrica e ogni tetraedro tende a legarsi con altri tre tramite degli ossigeni ponte. La formula chimica è Si2O5.

Generalmente sono teneri, con basso peso specifico e le lamelle di sfaldatura possono essere flessibili o elastiche. La maggior parte dei fillosilicati contengono ossidrili (OH), posizionati all'interno degli anelli esagonali di tetraedri. Esempi di fillosilicati sono muscovite e biotite che appartengono ai minerali denominati miche

FillosilicatiFillosilicati


FillosilicatiFillosilicatile argille sono principalmente composte da fillosilicati: la loro formula chimica generale è:Al2.2SiO2.2H2O


I tectosilicati (o tettosilicati, dal greco tecton, costruttore) sono silicati caratterizzati da una struttura di tetraedri uniti in gruppi di quattro ove due tetraedri sono orientati verso il basso e due verso l'alto, formando la caratteristica struttura definita a doppio collo d'oca, ogni tetraedro condivide 3 dei 4 ossigeni presenti nel monomero base dei silicati

La formula chimica è SiO2. I tectosilicati costituiscono circa il 64% della crosta terrestre.

TectosilicatiTectosilicati


I tectosilicati più diffusi sono il quarzo, i feldspati e le zeoliti

Tectosilicati

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