Minerali: corpi inorganici naturali con una composizione chimica e proprietà fisico-chimiche molto specifiche
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- Marcellino Tonelli
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2 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)
3 DISTINZIONI 1.Stato solido (superficie terrestre) 2. Stato fuso o semi-solido (nelle profondità-alta Temperatura e pressione T e p )
4 Origini dei Minerali nella crosta terrestre e/o nelle profondità Minerali sotterranei Minerali sulla superficie terrestre solidificazione per raffreddamento lento (abbassamento graduale T e p) solidificazione per raffreddamento veloce (abbassamento brusco T e p) Tempo sufficiente per organizzare i legami tra gli atomi del minerale Tempo NON sufficiente per organizzare i legami tra gli atomi del minerale STRUTTURA CRISTALLINA STRUTTURA AMORFA non cristallina Proprietà fisico-chimiche specifiche (linee di frattura, resistenza agli urti) Assenza di proprietà fisico-chimiche specifiche
5 Esempio: la silice SiO2 (costituisce la sabbia e il vetro) struttura cristallina (Quarzo) struttura amorfa (Opale)
6 Struttura cristallina: reticolo di forma poliedrica tridimensionale variabile, a seconda del minerale, con vertici occupati da atomi, spigoli e diagonali interni rappresentati dai legami.
7 Cella di base: unità o cella elementare ripetuta n volte nelle 3 direzioni dello spazio per dare struttura completa del minerale Figure: strutture cristalline di 2 minerali diversi le cui celle elementari sono diverse e ripetute n volte nelle 3 direzioni spaziali. Nello specifico una cella cubica ripetuta n volte fornirà una struttura cristallina cubica del minerale.
8 Un minerale cristallino di dimensioni macroscopiche (ben visibile ad occhio nudo) può assumere una forma poliedrica che ricalca fedelmente la propria struttura cristallina microscopica. ESEMPIO Diamante: a livello macroscopico assume forma poliedrica tetraedrica perché la sua struttura cristallina ha forma tetraedrica, derivante dal tetraedro della sua cella elementare data da 5 atomi di carbonio che si legano tra loro Un minerale, a livello macroscopico, che assume la forma poliedrica della sua struttura cristallina microscopica, ha raggiunto l abito cristallino DIAMANTE Tetraedro composto da atomi di carbonio (cella elementare) DIAMANTE (struttura tetraedri celle elementari unite tra loro)
9 Diamante Struttura cristallina con celle elementari con atomi di Carbonio disposti a tetraedri Evoluzione (milioni di anni) Grafite (forma finale) Struttura cristallina con celle elementari con atomi di Carbonio trigonali planari ripetute n volte formando un foglietto planare di Carbonio. Si creano un insieme di diversi foglietti planari di Carbonio impilati e uniti tra loro da legami chimici deboli Facile sfaldabilità lungo tali piani (per questo le MATITE ben temperabili)
10 Proprietà fisiche minerali 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
11 Sfaldatura: tipica dei minerali cristallini i quali si spezzano secondo linee precise che corrono lungo le linee di legame del reticolo cristallino. Si creano dei piani di sfaldatura del minerale secondo i quali si può spezzare (es. : taglio dei diamanti); Frattura: rottura non piana ed irregolare del minerale, in genere avviene dove non esistono piani di sfaldatura, quindi in minerali amorfi (es.: vetro); Elasticità: proprietà dei minerali di flettersi deformandosi sotto l azione di una forza, ma di riprendere la forma originaria; Plasticità: proprietà dei minerali di deformarsi in maniera permanente, in seguito all azione di una forza, senza spaccarsi; Malleabilità: proprietà di un minerale a lasciarsi lavorare fino a divenire lamine sottili; tipica dei minerali metallici come oro, argento e rame. Duttilità: proprietà di un minerale a lasciarsi lavorare fino a divenire filo; tipica dei minerali metallici come oro, argento e rame; Altre proprietà: colore, lucentezza, trasparenza, fluorescenza e l angolo di rifrazione della luce quando li attraversa.
12 SILICATI sono i minerali più rappresentati e importanti della Litosfera La loro cella elementare è formata da 1 atomo di Silicio coordinato da 4 atomi di Ossigeno (SiO 4 4- ) tali da formare una struttura tetraedrica. Gli ioni silicato, avendo tutti cariche negative libere sugli atomi di ossigeno, devono legarsi a ioni metallici positivi come Fe 2+ e Mg 2+ che fungono da ponti tra i tetraedri creando legami complessi (presenti nel suolo)
13 Classificazione dei silicati: femici e sialici FEMICI: bassa % ioni silicato (tetraedri) ed alta % ioni metallici (Fe; Mg). Rapporto tra la quantità di Silicio e Ossigeno è più basso rispetto agli ioni silicato 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 ioni silicato dei femici. Si trovano prevalentemente nella Crosta. Figura. 4 ioni silicato (tetraedri) ed 1 ione metallico generico (sfera grigia) che si lega agli ossigeni degli ioni silicato. Si formano complessi di ioni silicati e ioni ferro-magnesio che originano silicati femici (le olivine).
minerale roccia cristallo Abito cristallino Punto di fusione La durezza La sfaldatura
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