MINERALOGIA E LABORATORIO, II Modulo (M-Z) A.A. 2008/2009, Secondo anno, I semestre, 6 crediti, 28 ore di lezione, 22 ore di esercitazioni.

Transcript

1 MINERALOGIA E LABORATORIO, II Modulo (M-Z) A.A. 2008/2009, Secondo anno, I semestre, 6 crediti, 28 ore di lezione, 22 ore di esercitazioni. Prof. Antonio GIANFAGNA, Dipartimento di Scienze della Terra, III piano, stanza 309; tel , fax , antonio.gianfagna@uniroma1.it Orario di ricevimento studenti dal lunedì al venerdì Finalità del corso e basi necessarie Il corso ha il duplice scopo di fornire allo studente sia i criteri generali classificativi dei minerali che le principali tecniche per il loro studio. Sono necessarie le basi di Chimica Generale e di Mineralogia e Laboratorio I. Programma La mineralogia sistematica e i criteri di classificazione dei minerali. I minerali ignei, metamorfici e sedimentari. Le principali famiglie di minerali delle rocce. I minerali argillosi. Minerali e salute: impatto ambientale. Interazione tra radiazione e materia: luce trasmessa e raggi X. Ottica mineralogica e cristallografica. Determinazioni ottiche. Diffrattometria a raggi X e metodo su polveri per il riconoscimento di fasi minerali. Introduzione all analisi mineralogica strumentale: analisi chimiche qualitative (SEM-EDS) e quantitative (Microsonda Elettronica) e relativo calcolo della formula cristallochimica. Esercitazioni 22 ore, riguardanti applicazioni pratiche degli argomenti trattati a lezione. Escursioni: 1 giorno Modalità di verifica durante il corso E prevista una verifica (ottica pratica) Modalità di esame L esame orale finale sarà preceduto da una prova pratica. Testi consigliati KLEIN C. - Mineralogia. Ed. Zanichelli, MOTTANA A. - Fondamenti di mineralogia geologica. Ed. Zanichelli, 1988.

2 Classificazione dei minerali Sulla base della composizione chimica i minerali vengono suddivisi in gruppi o classi: 1. Elementi nativi: appartengono a questa classe elementi non legati ad altri come zolfo, diamante e grafite. 2. Solfuri: lo zolfo è il principale anione. Sono solfuri: la galena (solfuro di piombo), la pirite (solfuro di ferro) e la sfalerite (solfuro di zinco). 3. Alogenuri: il principale anione può essere il cloro, il bromo, il fluoro o lo iodio. Appartengono a questa classe il salgemma e la fluorite. 4. Ossidi: l ossigeno è il principale anione. Ricordiamo l ematite e la magnetite che sono due ossidi di ferro. 5. Carbonati: il carbonio e l ossigeno insieme formano il principale complesso anionico, come nella calcite e nella dolomite. 6. Solfati: lo zolfo e l ossigeno insieme formano il principale complesso anionico, come nella barite e nel gesso, che è un solfato di calcio. 7. Fosfati: il fosforo e l ossigeno insieme formano il principale complesso anionico, come nell apatite. 8. Silicati: i silicati sono costituiti da una base strutturale di tetraedri SiO 4.

3 Silicati Il tetraedro di silicio SiO 4 è l unità elementare della struttura dei silicati. In questa struttura un atomo di silicioèal centromentreaiverticisi trovano quattro atomi di ossigeno. Le varie strutture dei silicati derivano dai diversi modi con cui questi tetraedri si associano e su queste strutture si basa la loro classificazione. Alcuni minerali sono formati da tetraedri individuali, altri dall unione in varie configurazioni di due o più tetraedri. 1. Nesosilicati: i gruppi tetraedrici sono isolati. Tra i minerali di questo gruppo ricordiamo l olivina dal tipico colore verde oliva, lo zircone, i granati, la cianite, il topazio. 2. Sorosilicati: in questi silicati i tetraedri sono legati tra loro in piccoli gruppi, con un vertice in comune. Ricordiamo l emimorfite e la vesuvianite. 3. Ciclosilicati: i gruppi tetraedrici sono legati tra loro a formare anelli, solitamente a sei membri. Ricordiamo la tormalina e il berillo che si presenta in due varietà, una verde, nota come smeraldo, e l altra verde-azzurra, nota come acquamarina. 4. Inosilicati: i gruppi tetraedrici sono legati tra loro a formare lunghe catene. Vi appartengono i pirosseni e gli anfiboli, due importanti famiglie di minerali componenti di molte rocce. 5. Fillosilicati: sono costituiti da più strati di tetraedri. Hanno aspetto lamellare. Ricordiamo il serpentino, il talco, la caolinite e la famiglia delle miche i cui termini più importanti sono la mica biotite e la mica muscovite. 6. Tectosilicati: i gruppi tetraedrici sono legati tra loro in modo tale da formare una impalcatura tridimensionale. Il quarzo è il minerale più importante e di gran lunga il più famoso. Altri tectosilicati appartengono alla famiglia dei feldspati; sono elementi fondamentali nella costituzione di molte rocce. Essi si possono considerare come soluzioni solide di tre minerali: l ortoclasio, contenente potassio, l albite contenente sodio e l anortite, contenente calcio. Affini ai feldspati sono la leucite, la nefelina e la lazurite.

4 Tetraedro [SiO 4 ] 4 - Struttura dei silicati

5 Le strutture dei silicati seguono i seguenti principi: (1) Quasi tutti i silicati sono costituiti da tetraedri SiO 4. (2) I tetraedri sono uniti per i vertici a dare unità polimeriche più grandi. (3) Non più di due tetraedri SiO 4 possono scambiare un vertice. (4) I tetraedri SiO 4 non scambiano mai lati o facce. Il fattore chiave per comprendere la relazione formula/struttura è il rapporto Si : O Questo rapporto è variabile perchè nei silicati si possono distinguere due tipi di atomi di O: ossigeni ponte e ossigeni apicali.

6 Formula e struttura dei silicati Si:O O P O A Tipo Esempi 1: isolati (SiO 4 ) 4- Mg 2 SiO 4 olivina 1: dimeri (Si 2 O 7 ) 6- CaMg 2 Si 2 O 7 melilite 1: catene (SiO 3 ) 2- doppia (Si 4 O 11 ) 6- MgSiO 3 enstatite CaMgSi 2 O 6 Diopside CaMg 5 Si 8 O 22 (OH) 2 1: strati (Si 2 O 5 ) 2- KMg 3 AlSi 3 O 10 (OH) 2 Mica Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 Caolinite 1: Network 3D SiO 2 Quarzo (K,Na,Ca)AlSi 3 O 8 Feldspati

7 Ciclosilicati (strutture ad anelli)

8 Inosilicati (strutture a catena) Catena semplice Catena doppia Pirosseno Anfibolo Catena semplice in Enstatite

9 Fillosilicati (strutture a fogli) Strato tetraedrico Pacchetto

10 Quarzo (struttura tectosilicato) (0001) A 6 Quarzo-β Quarzo-α: Classe Trapezoedrica ditrigonale A 3 Quarzo-α (0001) Struttura del quarzo

11 Inosilicato: anfibolo orneblenda NaCa2(Mg,Fe,Al)5(Si,Al)8O22(OH,F)2

12 Fillosilicato: mica muscovite KAl3(Si,Al)4O10(OH)2

13 Tectosilicato: K-feldspato K[AlSi 3 O 8 ]

14 Tectosilicato: quarzo SiO2

15 Nesosilicati: tetraedri isolati (SiO 4 ) 4- Catione (Mg, Fe)

16 Olivine Il gruppo delle olivine è composto di minerali con formula generale: X 2 ZO 4 dove X = Mg, Fe 2+, (Ca, Ni); Z = Si. Formula generica delle olivine: (Fe,Mg) 2 SiO 4 I termini estremi (end-members) delle olivine sono: Mg 2 [SiO 4 ] (Fosterite) Fe 2 [SiO 4 ] (Fayalite) Sistema di cristallizzazione: ortorombico (Pbmn)

17 Forsterite: Mg 2 SiO 4 Roccia Peridotite Peridoto (Forsterite) Sruttura della Forsterite

18 Fayalite: Fe 2 SiO 4 Struttura della fayalite

19 Olivina al microscopio ottico

20 Grafico composizionale del gruppo delle olivine

21 Grafico di cristallizzazione dell olivina X Solido + liquido Solido + liquido 100% Fo Ol 1 Ol 2 X 1 X 2 100% Fa Ol 1, Ol 2 = composizione dell Olivina da un fuso di partenza di composizione X; X,X 1 = concentrazione del fuso di partenza; X 2 = concentrazione del fuso dopo cristallizzazione di Ol 2

22 Serpentiniti (peridotiti metamorfosate) Olivina Serpentino (fillosilicato) Mg 2 SiO 4 + H 2 O Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4

23 Serpentino Crisotilo Immagine SEM

24 M 2+ = Ca, Mg, Mn, Fe 2+ M 3+ = Al, Cr, Fe 3+ Granati: M 2+ 3 M3+ 2 (SiO 4 ) 3 (Piralspite) (Ugrandite) Piropo Mg 3 Al 2 (SiO 4 ) 3 Almandino Fe 2+ 3 Al 2 (SiO 4 ) 3 Spessartina Mn 3 Al 2 (SiO 4 ) 3 Uvarovite Ca 3 Cr 2 (SiO 4 ) 3 Grossularia Ca 3 Al 2 (SiO 4 ) 3 Andradite Ca 3 Fe 3+ 2 (SiO 4 ) 3

25 Struttura dei granati (monometrici)

26 Andradite Grossularia Uvarovite

27 Granati in sezione sottile Granati in gemme

28 Sorosilicati: (Si 2 O 7 ) 6- Epidoto: Ca 2 (Fe 3+ Al)Al 2 O(SiO 4 )(Si 2 O 7 )(OH) Vesuviana: Ca 10 (Mg,Fe) 2 Al 4 (SiO 4 ) 5 (Si 2 O 7 ) 2 (OH) 4

29 Ciclosilicati: (Si 3 O 9 ), (Si 4 O 12 ), (Si 6 O 18 )

30 Berillo

31 Tormalina: (Na,Ca)(Li,Mg,Al)(Al,Fe,Mn) 6 (BO 3 ) 3 (Si 6 O 18 )(OH) 4

32 INOSILICATI Catena semplice Pirosseni -Rombici - Monoclini Catena doppia Anfiboli -Rombici - Monoclini

33 Catena semplice (Pirosseni) Catena doppia (anfiboli)

34 Inosilicati Mineral Chemistry Acmite NaFe3+[Si2O6] Actinolite Ca2(Mg,Fe2+)5[(OH) Si4O11]2 Aegirine CaFe2+[Si2O6] Aenigmatite Na4Fe2+10Ti2[O4 (Si2O6)6] Anthophyllite (Mg,Fe)7[OH Si4O11]2 Arfvedsonite Na2,5Fe2+4Fe3+[(OH) Si4O11]2 Augite CaMg[(Si,Al)2O6] Bronzite (Mg,Fe)2[Si2O6] Cummingtonit (Mg,Fe)7[OH Si4O11]2 Diallagea (Mg,Al)[(Al,Si)SiO6] Diopside CaMg[Si2O6] Enstatite (Mg,Fe)2[Si2O6] Fassaite CaMg[(Si,Al)2O6] Ferrocarpholite FeAl2[(OH)4 Si2O6] Glaukophane Na2Mg3Al2[(OH,F) Si4O11]2 Hedenbergite CaFe[Si2O6] Hornblende (Ca,Na,K)2(Mg,Fe2+,Fe3+,Al)5[OH (Si,Al)4O11]2 Hypersthene (Mg,Fe)2[Si2O6] Jadeite NaAl[Si2O6] Johannsenite CaMn[Si2O6] Neptunite KNa2Li(Fe,Mn)2Ti2[O Si4O11]2 Omphacite (Ca,Na)(Mg,Fe2+,Fe3+,Al)[Si2O6] Pargasite NaCa2Mg4(Al,Fe3+)[(OH,F)2 AlSi6O22] Pectolite Ca2Na[(OH) Si3O8] Pyroxmangite (Fe,Mn)7[Si7O21] Rhodonite CaMn4[Si5O15] Richterite Na2Ca(Mg,Fe2+,Mn,Fe3+,Al)5[(OH,F) Si4O11]2 Riebeckite Na2Fe2+Fe3+2[(OH,F) Si4O11]2 Spodumene LiAl[Si2O6] Tremolite Ca2Mg5[(OH,F) Si4O11]2 Wollastonite Ca3[Si3O9]

35 I PIROSSENI Formula generale: XYZ 2 O 6 X = Na +, Ca 2+, Mn 2+, Fe 2+, Mg 2+ ( VIII M2) Y = Mn 2+, Fe 2+, Mg 2+, Fe 3+, Al 3+, Cr 3+, Ti 4+ ( VI M1) Z = Si 4+, Al 3+ ( IV T) Ortopirosseni: (Rombici 2/m2/m2/m) Enstatite-Ferrosilite (En-Fs) MgSiO 3 -FeSiO 3 (Mg,Fe)SiO 3 Pigeonite Ca 0.25 (Mg,Fe) 1.75 SiO 3 (Monoclina 2/m) Clinopirosseni: (Monoclini 2/m) Diopside-Hedenbergite (Di-Hd) CaMgSi 2 O 6 -CaFeSi 2 O 6 Augite (Ca,Na)(Mg, Fe 2+ Fe 3+,Al)(Si,Al) 2 O 6

36 Inosilicato: pirosseno augitico (Ca,Na)(Mg,Fe,Al Ti)(Si,Al)2O6

37 Pirosseni sodici: Aegirina NaFe 3+ Si 2 O 6 Giadeite NaAlSi 2 O 6 Aegirina-augite (Na,Ca)(Fe 3+,Mg,Fe 2+,Al)Si 2 O 6 Pirosseni rari: Spodumene LiAlSi 2 O 6 Onfacite (Augite ricca del componente giadeitico)

38 Rappresentazione grafica della composizione dei pirosseni (rombici e monoclini). Quadrilatero Ca-Mg-ΣFe Ca Mg Fe

39 Struttura del Diopside CaMgSi 2 O 6 Mg Ca

40 Sfaldature Pirosseni Anfiboli

41 GLI ANFIBOLI Sono INOSILICATI Dal punto di vista morfologico si distinguono in: rombici e monoclini La loro struttura è caratterizzata da: catene di tetraedri SiO 4 formate da successioni di gruppi [Si 4 O 11 ] 6- disposti lungo l asse z del cristallo; fra questi si trovano intercalati gruppi (Mg, Fe) (OH, F) 2. La composizione chimica degli anfiboli può essere espressa dalla formula generale: (W, X,Y) 7-8 (Z 4 O 11 ) 2 (OH, F) 2 nella quale W = Na,K; X = Ca,Mg; Y = Mg,Fe 2+,Fe 3+,Ti, Al; Z = Si, Al

42 Struttura degli anfiboli c Proiezione basale (a, b) Catena semplice (pirosseni) Catena doppia (anfiboli)

43 Struttura degli anfiboli Proiezione basale (a, b)

44 Struttura dell Orneblenda: NaCa 2 Mg 5 Si 8 O 22 (OH,F) 2 Mg Na Ca b OH,F

45 Distribuzione degli ioni nei siti strutturali

46 Da un punto di vista composizionale, gli anfiboli possono essere divisi in quattro gruppi: 1) ferro-magnesiaci 2) calcici 3) calco-sodici 4) sodici Le serie degli anfiboli più comuni sono: Antofillite-Gedrite (Mg,Fe 2+ ) 7-5 Al 0-2 [Si 8-6 Al 0-2 O 22 ](OH,F) 2 Cummingtonite-Grunerite (Mg,Fe 2+,Mn) 7 [Si 8 O 22 ](OH,F) 2 Tremolite-Actinolite-Fe-actinolite Ca 2 (Mg,Fe 2+ ) 5 [Si 8 O 22 ](OH,F) 2 Orneblenda Ca 2 (Mg,Fe 2+ ) 4 Al[Si 7 AlO 22 ](OH,F) 2 Edenite-Fe-edenite NaCa 2 (Mg,Fe 2+ ) 4 Al[Si 7 AlO 22 ](OH,F) 2 Pargasite-Fe-pargasite NaCa 2 (Mg,Fe 2+ ) 4 Al[Si 6 Al 2 O 22 ](OH,F) 2 Richterite-Fe-richterite NaCaNa(Mg,Fe 2+ ) 5 [Si 8 O 22 ] (OH,F) 2 Glaucofane-Riebeckite Na 2 (Mg,Fe 2+ ) 3 (Al,Fe 3+ ) 2 [Si 8 O 22 ](OH,F) 2

47 Rappresentazione grafica della composizione degli anfiboli (rombici e monoclini). Quadrilatero Ca-Mg-ΣFe

48 Comportamento ottico A differenza dei pirosseni, gli anfiboli presentano spesso forte e caratteristico pleocroismo. 90

49 Morfologia degli anfiboli Prismatica Aciculare Fibrosa

50 Anfiboli fibrosi appartenenti al gruppo dell amianto (o asbesto) Fibre di anfibolo: Riebeckite (Crocidolite) Na 2 (Fe,Mg) 3 Fe 2 Si 8 O 22 (OH) 2 Grunerite (Amosite) (Fe,Mg) 7 Si 8 O 22 (OH) 2 Antofillite (Mg,Fe) 7 Si 8 O 22 (OH) 2 Tremolite Ca 2 Mg 5 Si 8 O 22 (OH,F) 2 Actinolite Ca 2 (Mg,Fe) 5 Si 8 O 22 (OH,F) 2

51 Nuovo anfibolo Fluoro-edenite: NaCa 2 Mg 5 Si 7 AlO 22 F 2 (Gianfagna & Oberti, 2001) 0.5 mm Varietà asbestiforme

52

53 Descrizione dei minerali appartenenti al gruppo dell amianto (o asbesto) Fibre di serpentino: Crisotilo Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4 Fibre di anfibolo: Riebekite (Crocidolite) Na 2 (Fe,Mg) 3 Fe 2 Si 8 O 22 (OH) 2 Grunerite (Amosite) (Fe,Mg) 7 Si 8 O 22 (OH) 2 Antofillite (Mg,Fe) 7 Si 8 O 22 (OH) 2 Tremolite Ca 2 Mg 5 Si 8 O 22 (OH,F) 2 Actinolite Ca 2 (Mg,Fe) 5 Si 8 O 22 (OH,F) 2

54 Caratteri mineralogici e tecnologici dei minerali fibrosi appartenenti al gruppo dell amianto Gruppo di appartenenza Nome minerale Definizione commerciale Formula chimica Colore Durezza (Mhos) Punto di fusione C Flessibilità e filabilità Serpentino Crisotilo Crisotilo Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4 bianco, Verdastro, grigio 2, Molto buona Anfibolo Riebeckite Crocidolite Na 2 (Mg,Fe) 6 Si 8 O 22 (OH) 2 Blu Buona Anfibolo Grunerite Amosite (Mg,Fe) 7 Si 8 O 22 (OH) 2 giallo, Bruno- grigiastro Anfibolo Antofillite Antofillite (Mg,Fe) 7 Si 8 O 22 (OH) 2 verdastro, Giallastro, bianco Anfibolo Tremolite Tremolite Ca 2 (Mg,Fe) 5 Si 8 O 22 (OH) 2 verdastro, Grigio, giallastro 5, Discreta 5, Scarsa 5, Scarsa Anfibolo Actinolite Actinolite Ca 2 (Mg,Fe) 5 Si 8 O 22 (OH) 2 Verdastro Scarsa

55 Fibre minerali naturali Asbesto (o amianto) Minerali asbestiformi Fibre di serpentino Fibre argillose - Crisotilo - Palygorskite (attapulgite) - Sepiolite Fibre di anfibolo Altri minerali fibrosi - Actinolite - Wollastonite - Amosite - Nemalite (brucite fibrosa) - Antofillite - Talco - Crocidolite - Zeoliti: mordenite, erionite - Tremolite - Balangeroite - Carlosturanite - Fluoro-edenite

56 Causa di tossicità dell amianto le dimensioni delle fibre l abito asbestiforme l attività superficiale sono la causa principale della tossicità a seguito di inalazione dell asbesto.

57 Caratteristiche morfologiche e chimico-fisiche delle fibre minerali, causa dell insorgenza di patologie polmonari - Morfologia (asimmetrica) - Dimensioni (diametro < 0.25 μ, lunghezza > 8.0 μ) - Contenuto in Ferro - Carica superficiale - Reattività - Idrofilia - Durata dell esposizione - Biopersistenza

58 Perché l amianto è cancerogeno? --- 1μm Autopsia di polmone umano: fibre di asbesto coperte da concrezioni ferruginose di ferritina ed emosiderina

59 Crocidolite Na 2 (Fe,Mg) 3 Fe 2 Si 8 O 22 (OH) 2

60 Amosite (Fe,Mg) 7 Si 8 O 22 (OH) 2 (Amosa = Asbestos Mines of South Africa)

61 Tremolite Ca 2 Mg 5 Si 8 O 22 (OH,F) 2

62 Fillosilicati (Si2O5)2-

63 Strutture diottaedriche (Al) e triottaedriche (Mg)

64 Struttura delle miche Struttura della muscovite (diottaedrica) Struttura della flogopite (triottaedrica)

65 Struttura monoclina delle miche c

66 POLITIPIA

67 Muscovite: KAl 2 (AlSi 3 O 10 )(OH,F) 2 Al solo polarizzatore A polarizzatori incrociati

68 Flogopite: KMg3(AlSi3O10)(OH,F)2

69 Biotite: K(Fe,Mg)3(AlSi3O10)(OH,F)2

70 Lepidolite: K(Li,Al)2-3(AlSi3O10)(O,OH,F)2

71 Struttura e formazione delle fibre di serpentino Fillosilicati C Strato di Tetraedri [SiO 4 ] 4-

72 La struttura del crisotilo Mg 3 (OH) 4 Si 2 O 5 Curvatura dei serpentini Lo stress dimensionale fra lo strato ottaedrico brucitico (Mg) e quello tetraedrico (Si) viene parzialmente compensato all incurvamento degli strati Cavità centrale Tubulo schematizzato di serpentino Da Yada (1967)

73 Amianto di serpentino

74 Crisotilo

75 Serpentino Crisotilo Immagine SEM

76 Crisotilo Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4 Immagine al TEM di fibre di crisotilo.

77 Proprietà di superficie del crisotilo Bonneau et al. (1986): the active basic site on the chrysotile surface is the hydroxyl on the outside of the octahedral sheet O-H O-H Mg O-H O-H Mg O-H O-H O-H Da Wicks et al. 1992

78 Curvatura dei serpentini

79 Osservazioni al TEM (Microscopio Elettronico a Trasmissione)

80 I minerali argillosi

81 Strutture dei principali minerali delle argille

82 Scambio cationico nelle argille

83 TECTOSILICATI

84 Grafico composizionale dei feldspati

85 Struttura del K-feldspato

86 Struttura dell Albite: NaAlSi3O8 Struttura dell Anortite: CaAl2Si2O8

87 Granito

88 K-feldspato (ortoclasio): KAlSi 3 O 8 (sist. monoclino)

89 Geminazioni dei feldspati Legge fondamentale della geminazione: i piani e gli assi di geminazione non possono corrispondere agli elementi di simmetria del cristallo

90 Microclino: KAlSi 3 O 8 (sist. triclino)

91 Plagioclasio (Na,Ca)Al1-2Si2-3O8

92 Feldspatoidi

93 Leucite: KAlSi2O6

94 Zeoliti: (Na 2,Ca,K 2,Ba) x [(Al,Si)O 2 ] 2x n(h 2 O) Per lo più rombiche o monocline Aspetto: Si distinguono zeoliti fibrose (es. natrolite, scolecite, erionite), fibrosoraggiate, tabulari (es. stilbite, heulandite, clinoptilolite), 'equidimensionali' (es. phillipsite, cabasite). Sono incolori, bianche, ma a volte giallo-rossastre. Mostrano spesso forme cristalline caratteristiche. Proprietà: Semidure, leggere, fragili e solitamente perfettamente sfaldabili. Trasparenti o traslucide, con lucentezza vitrea, ma spiccatamente madreperlacea sulle superfici di sfaldatura delle zeoliti tabulari. Associazioni: Tipicamente come riempimento secondario di geodi e fratture in rocce vulcaniche (per lo più basiche), assieme a calcite e analcime, e metamorfiche. In depositi sfruttabili derivati da alterazione di vetri vulcanici in vulcanoclastiti (soprattutto clinoptilolite, phillipsite, erionite).

95 Sodalite: Na 8 (AlSiO 4 ) 6 Cl 2 Struttura delle zeoliti

96 Phillipsite (K 2 Na 2 Ca)(Al 2 Si 4 )O H 2 O Chabasite Ca 2 (Al 2 Si 4 )O 12 6H 2 O Natrolite Na 2 (Al 2 Si 3 O 10 ) 2H 2 O

97 Carbonati I carbonati hanno in comune l'anione bivalente (CO 3 ) 2- CN = Numero di Coordinazione e.v. = valenza elettrostatica e.v. = Valenza/CN Coordinazione planare

98 I Carbonati si dividono in sottoclassi: - carbonati anidri - carbonati idrati Nella sottoclasse principale (anidri) si individuano tre serie: calcite aragonite dolomite

99 Simmetrie dei carbonati anidri - ESAGONALI (Romboedrici 32/m), con i cationi di media grandezza (Ca, Mg, Fe, Mn, Zn) - ROMBICI (2/m 2/m 2/m), con cationi più grandi (Ca, Ba, Sr, Pb) Il limite di separazione è un raggio ionico di circa 1 Å, come quello del Calcio: per questa ragione è presente in entrambe le serie. La serie della dolomite, costituita da carbonati doppi (CO 3 ) 2, è caratterizzata dalla perdita di simmetria ( - 3) dovuta alle differenti dimensioni dei due cationi presenti (Ca e Mg).

100 Classificazione dei Carbonati

101

102

103

104 Calcite CaCO 3 : scalenoedrica ditrigonale (esagonale) A 3 Romboedro Struttura della Calcite

105 Calcite

106 Altri carbonati della serie della Calcite Magnesite MgCO3 Smithsonite ZnCO3 Rodocrosite MnCO3

107 Carbonati rombici: 2/m 2/m 2/m Aragonite: CaCO 3 Geminato pseudoesagonale

108 Witherite: BaCO3 Stronzianite: SrCO3 Sruttura di un carbonato rombico

109 Dolomite: CaMg(CO3)2

110 Carbonati idrati (monoclini) Malachite: Cu 2 CO 3 (OH) 2 La Malachite è quasi sempre associata all Azzurrite: Cu 3 (CO 3 ) 2 (OH) 2

111 Solfati: (SO 4 ) 2- Solfati idrati: Gesso CaSO 4.2H 2 O Antlerite Cu 3 SO 4.(OH) 4 Alunite KAl 3 (SO 4 ) 2 (OH) 6 Solfati anidri: Baritina BaSO 4 Celestina SrSO 4 Anglesite PbSO 4 Anidrite CaSO 4

112 Gesso: CaSO 4.2H 2 O

113 Solfati anidri Baritina BaSO 4 Anidrite CaSO 4 Celestina SrSO 4 Anglesite PbSO 4

114 Fosfati: (PO 4 ) 3- Gruppo dell Apatite: Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH,F,Cl) Idrossiapatite Ca 5 (PO 4 ) 3 OH Fluorapatite Ca 5 (PO 4 ) 3 F Clorapatite Ca 5 (PO 4 ) 3 Cl Carbonatapatite Ca 5 (PO 4,CO 3,OH) 3 F

115 Apatite: Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH,F,Cl) (OH, F, Cl) 6/m Ca P (0001)

116 Apatite Cristallo prismatico di apatite Sezione basale (0001). Solo polarizzatore. Apatite aciculare Rilievo alto dell apatite. Solo polarizzatore.

117 Altri minerali del gruppo dei fosfati Turchese: CuAl 6 (PO 4 ) 4 (OH) 8 4H 2 O Monazite: (Ce, La, Y, Th)PO 4 Wavellite: Al 3 (PO 4 ) 2 (OH) 3 8H 2 O

118 OSSIDI Negli ossidi l ossigeno si trova combinato con uno o più metalli. Si dividono in: ossidi semplici e ossidi multipli -Gli ossidi semplici sono formati da un metallo e l ossigeno, con differenti rapporti X : O (X 2 O, XO, X 2 O 3, XO 2 ) -Gli ossidi multipli hanno due siti atomici (A e B) non equivalenti, occupati da metalli, con formula generale XY 2 O 4 Tipo X 2 O e XO Tipo X 2 O 3 Tipo XO 2 Tipo XY 2 O 4 Gruppo dell ematite Gruppo del rutilo Gruppo dello spinello Cuprite Cu 2 O Ematite Fe 2 O 3 Rutilo TiO 2 Spinello MgAl 2 O 4 Periclasio MgO Corindone Al 2 O 3 Pirolusite MnO 2 Gahnite ZnAl 2 O 4 Zincite ZnO Ilmenite FeTiO 3 Cassiterite SnO 2 Magnetite FeFe 2 O 4 Uraninite UO 2 Cromite FeCr 2 O 3

119 Ematite: Fe 2 O 3 Ematite lamellare (o micacea) Ematite rosa di ferro Ematite reniforme (o mammellonare)

120 Struttura dell ematite Esagonale: -32/m

121 Ilmenite: FeTiO 3 Struttura dell ilmenite: strati alterni di Fe e Ti

122 Gruppo degli spinelli: XY 2 O 4 Gli spinelli, sulla base della distribuzione dei cationi nei siti strutturali, si dividono in: Spinelli normali Spinelli inversi Spinello MgAl 2 O 4 Magnetite Fe 3+ (Fe 2+ Fe 3+ ) 2 O 4 Hercinite FeAl 2 O 4 Magnesioferrite Fe 3+ (Mg 2+ Fe 3+ ) 2 O 4 Gahnite ZnAl 2 O 4 Jacobsite Fe 3+ (Mn 2+ Fe 3+ ) 2 O 4 Galaxite MnFe 2 O 4 Ulvospinello Fe 3+ (Fe 2+ Ti 4+ ) 2 O 4 Franklinite ZnFe 2 O 4 Cromite FeCr 2 O 4 Magnesiocromite MgCr 2 O 4

123 Magnetite: Fe 3 O 4 (FeFe 2 O 4 ) Magnetite massiva Magnetite ad abito ottaedrico

124 Franklinite: (Zn,Fe,Mn)(Fe,Mn) 2 O 4 Cromite: FeCr 2 O 4

125 Grupo del Rutilo: XO 2 Rutilo: TiO 2 (4/m2/m2/m)

126 Altri minerali del gruppo del Rutilo Cassiterite: SnO 2 Anatasio: TiO 2 Pirolusite: MnO 2

127 Idrossidi Brucite: Mg(OH) 2 Manganite: MnO(OH) Romanechite: BaMn 2+ Mn 4+ 8 O 16 (OH) 4 Goethite: αfeo(oh) Diasporo: αalo(oh)

128 Limonite: FeO. OH. nh 2 O

129 Alogenuri Minerali caratterizzati dalla presenza di alogeni elettronegativi: Cl -, Br -, F -, I - Salgemma: NaCl

130 Fluorite: CaF2

131 SILICE SiO 2 Tectosilicato: Si : O = 1 : 2 Ossido: SiO 2 Polimorfi della Silice:

132 Diagramma di fase della Silice

133 Quarzo-α (trig.) Quarzo-β (esag.) Tridimite (rombica) Cristobalite (cubica)

134 Varietà di quarzo Quarzo ialino Quarzo citrino Quarzo rosa Quarzo ametista

135 Gemme di quarzo Quarzo citrino Quarzo ametista Il quarzo in sezione sottile

136 Altre forme di Quarzo Geode di quarzo Geode piena (Calcedonio) Varietà di Agata

137 Piezoelettricità del quarzo

138 Tridimite-β (esagonale) Cristobalite (tetrag. o cubica) Immagine al SEM

139 X = elemento metallico Z = elemento non metallico (S) Acantite (Argentite) Ag 2 S Calcocite Cu 2 S Bornite Cu 5 FeS 4 Galena PbS Blenda ZnS Calcopirite CuFeS 2 Pirrotina Fe 1-x S Millerite NiS Pentlandite (Fe,Ni) 9 S 8 Covellina CuS Cinabro HgS Realgar AsS Orpimento As 2 S 3 Antimonite Sb 2 S 3 Pirite FeS 2 Marcasite FeS 2 Molibdenite MoS 2 Cobaltite (Co,Fe)AsS Arsenopirite FeAsS SOLFURI Formula generale: X m Z n

140 Acantite (Argentite) Ag 2 S Galena PbS Calcopirite CuFeS 2 Pirrotina FeS

141 Cinabro HgS Realgar AsS Antimonite Sb 2 S 3 Pirite FeS 2 Molibdenite MoS 2

142 ELEMENTI NATIVI Si dividono in: - Metalli - Semimetalli - Non-metalli I metalli nativi costituiscono tre gruppi: - gruppo dell oro (Fm3m), comprende: oro (Au), argento (Ag), rame (Cu) e piombo (Pb) - gruppo del platino (Fm3m), comprende: platino (Pt), palladio (Pd), iridio (Ir), osmio (Os) - gruppo del ferro: comprende ferro (Fe) (Im3m), e ferro-nickel (Fe-Ni) (Fm3m)

143 Semimetalli nativi: Arsenico (As), Antimonio (Sb) e Bismuto (Bi) R-3m (struttura a legame covalente) Non-metalli nativi: Zolfo (S), Carbonio (C): Diamante e Grafite Zolfo: ortorombico Fddd (molto rare le forme monocline) Struttura: anelli ondulati di 8 atomi

144 I polimorfi del Carbonio Diamante: struttura cubica (tetraedrica), ma non ad impacchettamento compatto buona sfaldatura {111} simmetria: 4/m-32/m abito: ottaedrico Grafite: struttura esagonale (anelli di sei atomi) sfaldatura facile: {0001} simmetria: 6/m2/m2/m abito: lamellare