Un minerale è un corpo solido che si trova allo stato naturale, formatosi tramite un processo inorganico. Si conoscono più di specie.

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1 minerali

2 Un minerale è un corpo solido che si trova allo stato naturale, formatosi tramite un processo inorganico. Si conoscono più di specie. quarzo rosa aragonite

3 Caratteristiche di un minerale: 1. Allo stato naturale deve essersi formato attraverso un processo inorganico.

4 Caratteristiche di un minerale: 2 Ad un determinato minerale corrisponde una formula chimica, detta formula mineralogica, che esprima la sua composizione.

5 I minerali possono essere elementi, composti, o soluzioni solide. Se i minerale sono formati da elementi o composti, la loro composizione è esprimibile tramite una formula chimica definita. ematite: Fe2O3

6 Un minerale formato da una soluzione solida presenta una mescolanza di ioni di carica e dimensioni simili (miscela isomorfa). In questo caso la formula che definisce la composizione chimica è variabile entro determinati limiti. olivina: (Mg,Fe) 2 SiO 4

7 Alcune formule mineralogiche Salgemma NaCl Ematite Fe 2 O 3 Calcite CaCO 3 Gesso CaSO 4 2(H 2 O) Silice (Quarzo, Opale, Onice) SiO 2 Olivina (Mg,Fe) 2 SiO 4 Pirite FeS2 Fluorite CaF 2

8 Caratteristiche di un minerale: 3. Quasi tutti i minerali sono cristalli. Un cristallo è un corpo solido in cui si osserva che le e particelle che lo costituiscono (atomi, ioni, molecole) sono spazialmente disposte in modo geometricamente ordinato e definito. Raramente i minerali si presentano come solidi allo stato amorfo.

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14 Silice SiO 2 Talvolta la stessa sostanza può dare origine a minerali sia cristallini che amorfi (dipende dalle condizioni di formazione). Ad esempio il composto Silice dà origine a: Quarzo (cristallino) Opale (amorfo e idrato) Calcedonio e Onice (microcristallino)

15 quarzo

16 opale

17 calcedonio

18 abito cristallino La forma esterna dei minerali dipende in larga parte dalle condizioni in cui i minerali si formano e dalla possibilità di svilupparsi liberamente nello spazio circostante. Quando i minerali si sviluppano liberamente senza ostacoli mostrano un abito cristallino con forma geometrica poliedrica che caratterizza il minerale.

19 abito cristallino Diamante: ottaedro Quarzo: prisma esagonale con piramidi esagonale terminali

20 Pirite (FeS2) geminato GEMINATO: esterno con la presenza di più porzioni geometricamente diversamente orientate

21 Fluorite (CaF2) geminato

22 drusa di ametista DRUSA: aggregazione di cristalli impiantati per un'estremità su una matrice rocciosa e liberi di accrescersi all'estremità opposta.

23 geodo di ametista GEODO: cavità con cristalli che, impiantati sulle pareti, si accrescono verso l'interno.

24 Reticolo cristallino Alla forma esterna corrisponde, all'interno del minerale, una geometricamente definita disposizione spaziale delle particelle costituenti. Questa struttura spaziale interna, che varia da minerale a minerale è detta reticolo cristallino.

25 Kaolinite Al2Si2O5(OH4) Reticolo cristallino

26 Celle elementari Il reticolo cristallino è formato da miliardi di unità ripetute nelle 3 dimensioni dette celle elementari. Si definisce cella elementare la più piccola unità tridimensionale che conserva sia la composizione chimica che la struttura geometrica di quel particolare minerale.

27 Cella elementare del salgemma Un esempio di cella elementare è quello del salgemma. In questo caso ogni cella ha la forma di un cubetto costituito, in questo caso, da quattro ioni Na + e quattro ioni Cl -. Le posizioni degli ioni nella struttura cristallina sono definite e non sono intercambiabili.

28 La cristallografia riconosce 32 differenti classi di forme cristalline semplici. Ad esempio: Simple cubic Hexagonal Simple orthorombic Base centered orthorhombic Rhombohedral

29 diamante e grafite (C) Alcuni minerali possono avere composizione identica, ma differente geometria delle celle elementari. Ad esempio grafite e diamante, due degli stati allotropici del Carbonio.

30 cristallografia La scienza che studia i cristalli e i reticoli cristallini, con l ausilio della spettrografia a raggi X, è detta cristallografia.

31 Riassumendo, il reticolo cristallino del minerale è dato dalla ripetizione ordinata di celle elementari dalle precise geometrie, La geometrica microstruttura interna da origine ad una geometrica forma del minerale (abito cristallino), se la formazione e crescita del minerale non è stata ostacolata. NaCl salgemma

32 Caratteristiche di un minerale: 4. È caratterizzato da specifiche proprietà fisiche che devono avere, almeno entro certi limiti, un valore costante e definito. Alcune di queste proprietà sono la densità, il colore e la lucentezza, il peso specifico, la sfaldatura e la frattura, la durezza.

33 Caratteristiche di un minerale: La sfaldatura è la caratteristica che presentano alcuni minerali di rompersi lungo i piani di minore resistenza (in conseguenza del tipo di reticolo cristallino che li determina). Una frattura, che si osserva ove non siano presenti piani di sfaldatura, è una rottura di forma non planare ed irregolare.

34 Scala di Mohs La durezza dei minerali è determinata mediante la comparazione con una scala standard, la scala di Mohs. La scala di Mohs compara con 10 minerali standard, dal talco (scala=1) al diamante (scala=10).

35 (1) talco Mg3Si4O10(OH)2 Un fillosilicato di magnesio molto diffuso sulla Terra e noto sin dall'antichità. Il nome deriva dall'arabo talq.

36 (2) gesso CaSO4 2H2O inerale di origine prevalentemente evaporitica, si forma per precipitazione diretta da acque oprassature, con formazione di cristalli incolori o traslucidi anche di notevoli dimensioni, getto di collezionismo, di cui il tipo più comune è la rosa del deserto.

37 (3) calcite CaCO3 Minerale tipico di origine sedimentaria, sia per precipitazione chimica diretta da evaporazione di soluzioni sovrassature, sia per sedimentazione di resti organici di organismi marini che utilizzano il carbonato di calcio come costituente il loro guscio. È tra i minerali più comuni in assoluto, diffusa specialmente in quasi tutte le rocce sedimentarie. Minerali tra i più vari come forma e colore, si presenta tendenzialmente romboedrico. Proprio e tipico di questo minerale è il fenomeno della doppia rifrazione.

38 (4) Fluorite CaF2 E un minerale alogenuro. Raramente si presenta limpido e incolore; esibisce di solito bellissime colorazioni violette, blu, gialle, verdi, rosa. Alcuni tipi, se esposti ai raggi ultravioletti, presentano un vistoso fenomeno di fluorescenza, fenomeno che proprio dal minerale prende il nome.

39 (5) Apatite Ca5(PO4)3(OH,Cl,F) Tre specie della famiglia dei fosfati, denominate in funzione dell'anione prevalente: Clorapatite Ca 5 (PO 4 ) 3 Cl Fluorapatite Ca 5 (PO 4 ) 3 F Idrossiapatite Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH) La fluorapatite riveste una peculiare importanza essendo costituente dei maggiori depositi minerali di sali di fosforo.

40 (6) Ortoclasio KAlSi3O8 L'ortoclasio è un Tectosilicato in cui un atomo di silicio su quattro è sostituito da un atomo di alluminio.

41 E il minerale più abbondante nella crosta terrestre (circa il 12% del suo volume). L' "habitus" è quello di un prisma esagonale con ai vertici le facce di due romboedri disposte in modo tale da simulare una bipiramide esagonale. (7) Quarzo SiO2

42 (8) topazio Al2SiO4(OH,F)2 E un minerale silicato d'alluminio e fluoro. I cristalli di topazio più puri e dalla colorazione più intensa vengono spesso lavorati come gemme ed impiegati in gioielleria.

43 (9) corindone Al2O3 Si tratta di un minerale allocromatico, cioè si presenta in tutti i colori. La colorazione dipende da elementi chimici cromofori, che non alterano la sua composizione chimica. Le principali varietà gemmologiche sono: Smeriglio: varietà opaca di colore da bianco a grigio-bruno. È usato industrialmente per la preparazione di abrasivi. Rubino: varietà di corindone di colore rosso Zaffiro: varietà di corindone di colore blu

44 Una forma allotropica del Carbonio. (10) diamante (C)

45 Classificazione dei minerali Carbonati Solfuri Solfati Fosfati Alogenuri Ossidi Elementi nativi Silicati

46 carbonati Presentano lo ione carbonato, principali minerali sono la calcite (CaCO3) e la dolomite (MgCa(CO3)2)

47 Dolomite MgCa(CO3)2

48 solfati, solfuri e alogenuri I solfati presentano lo ione solfato, il più comune è il gesso. I solfuri sono composti tra lo zolfo ed un metallo, ad esempio la pirite. Gli alogenuri sono composti tra elementi del gruppo VII della tavola periodica ed un metallo, il più conosciuto è il salgemma.

49 pirite

50 ossidi Esempi di minerali appartenenti alla famiglia degli ossidi sono i corindoni, o l ematite (Fe 2 O 3 ) e la magnetite (Fe 3 O 4 )

51 elementi nativi Minerali formati da un solo elemento, ad esempio: metalli (oro, argento, platino, rame ferro); semimetalli (arsenico, bismuto); non-metalli (zolfo, diamante, grafite).

52 silicati I silicati costituiscono oltre il 90% della crosta terrestre e formano tutte le rocce magmatiche e la maggior parte delle metamorfiche e sedimentarie. costituiscono quasi tutti i materiali inorganici da costruzione. I graniti e i prodotti artificiali come i mattoni, i cementi, i mortai, sono silicati, come pure le ceramiche e i vetri.

53 forma tetraedrica ione silicato SiO4

54 I silicati vengono classificati su criteri strutturali ed in particolare sulle modalità di concatenamento dei tetraedri SiO4. I tetraedri possono esistere isolati oppure legarsi mediante i vertici ad altri tetraedri in gruppi discreti o ad estensione indefinita.

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56 classificazione dei silicati 1) nesosilicati, ortosilicati. Contengono tetraedri isolati; 2) sorosilicati, contengono unità dimeriche; 3) ciclosilicati, presentano strutture ad anelli; 4) inosilicati (1D), silicati a catene infinite; pirosseni e anfiboli; 5) fillosilicati (2D), silicati a strati - argille e miche; 6) tectosilicati (3D), silicati a network feldspati e quarzo.

57 nesosilicati I Nesosilicati sono tutti caratterizzati dal gruppo [SiO 4 ] 4- dove i tetraedri sono ordinati in una struttura dove nessun vertice è in comune.. I cationi più frequenti che troviamo tra le catene sono: Mg 2+ e Fe 2+

58 olivina (nesosilicato)

59 inosilicati (pirosseni e anfiboli) Caratterizzati da tetraedri di Silicio ed Ossigeno legati in catene. Le catene semplici caratterizzano i pirosseni, le doppie gli anfiboli. I cationi più frequenti che troviamo tra le catene sono: Mg 2+ e Fe 2+.

60 augite (pirosseno)

61 crocidolite (anfibolo) amianto azzurro

62 orneblenda (anfiboli)

63 fillosilicati I fillosilicati sono minerali importanti tra cui troviamo le miche bianche (muscovite), le miche nere (biotite) e i minerali delle argille. I tetraedri si dispongono su piani paralleli; data la loro struttura sono sfogliabili.

64 mica biotite (fillosilicati)

65 mica muscovite (fillosilicati)

66 tectosilicati I tectosilicati sono i più complessi minerali silicatici poiché tutti i tetraedri mettono in comune i quattro vertici con altrettanti vertici di altri tetraedri; possiamo dividerli in quarzo e feldspati.

67 feldspati (alluminiosilicati) I feldspati compongono il 60% della crosta terrestre. Nei feldspati avviene la sostituzione parziale del Si con l Al: Conseguenza della sostituzione è il formarsi di anioni Ossigeno che renderebbero la struttura instabile se non venissero neutralizzati con l introduzione di cationi. I feldspati comprendono: ortoclasio o K-feldspato (presenza di potassio) plagioclasi (presenza di ioni calcio e sodio)

68 feldspato (tettosilicati) ortoclasio

69 quarzo (tectosilicato) Il quarzo è formato solo da Silicio ed Ossigeno ordinati in una struttura tridimensionale per cui la formula bruta del minerale è SiO 2.

70 silicati femici (rapporto Si:O relativamente basso) I silicati classificabili come FEMICI (o MAFICI), contengono una elevata percentuale di ferro e magnesio oltre a silicio e ossigeno. Sono scuri e densi. Nesosilicati, inosilicati e i fillosilicati come la Mica Biotite sono femici.

71 silicati sialici (rapporto Si:O relativamente alto) I silicati SIALICI presentano ioni metallici come alluminio ma in bassa percentuale relativamente al silicio. Sono di colore chiaro e, relativamente ai femici, leggeri. I tectosilicati e fillosilicati some la Mica Muscovite sono sialici.

72 genesi dei minerali Solidificazione diretta di una massa fusa. Precipitazione di sostanze disciolte in soluzione sovrassatura (diminuizione della temperatura, evaporazione del solvente). Altre cause (sublimazione di un vapore, alterazione chimica di un minerale preesistente).

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