Minerali e rocce. La Terra solida è formata da minerali.

Транскрипт

1 1.4 Minerali e rocce La Terra solida è formata da minerali. Un minerale è un corpo solido cristallino naturale omogeneo, costituito da un elemento o da un composto chimico inorganico e caratterizzato da specifiche proprietà fisiche. Un cristallo è un solido costituito da particelle (atomi, ioni o molecole) che presentano nello spazio una disposizione precisa e ordinata. 1

2 1.4 Minerali e rocce L ordine e la regolarità della disposizione delle particelle determinano la struttura cristallina del minerale. I cristalli si presentano in forme regolari, prismatiche, ben riconoscibili, caratteristiche per ogni minerale. Le sostanze solide che non mostrano una forma geometrica regolare sono i solidi amorfi. 2

3 1.4 Minerali e rocce I minerali sono i «mattoni» che formano le rocce. Una roccia è un aggregato eterogeneo di minerali. 3

4 1.5 Minerali e cristalli I minerali sono sostanze pure caratterizzate da una precisa composizione chimica cui corrisponde una particolare formula chimica. Il rubino è un triossido di alluminio, per cui la sua formula è Al2O3. 4

5 1.5 Minerali e cristalli Ogni minerali ha una tipica struttura cristallina. Se il cristallo si forma liberamente si presenta in natura sempre con la stessa forma, cioè con lo stesso abito cristallino. L abito cristallino di un minerale è la forma con cui si accrescono i singoli cristalli o gli aggregati di cristalli. 5

6 1.5 Minerali e cristalli Esistono minerali con abito cristallino a forma di cubo, di prisma, di ottaedro o di altri solidi geometrici. Quarzo Feldspato Mica Olivina 6

7 1.5 Minerali e cristalli Esistono minerali con abito cristallino a forma di cubo, di prisma, di ottaedro o di altri solidi geometrici. Granato Diamante Calcite Gesso 7

8 1.6 Struttura dei cristalli Solo se i cristalli di un minerale hanno a disposizione spazio e tempo sufficiente per formarsi si ottiene un solido con cristalli grandi e regolari. Il parametro principale che definisce la struttura cristallina è la cella elementare. La cella elementare è l unità più semplice della struttura di un cristallo, che si ripete allo stesso modo e in tutte le direzioni un numero enorme di volte. 8

9 1.6 Struttura dei cristalli Oltre alla cella elementare, altri elementi che definiscono la struttura cristallina sono: CELLA CELLA ELEMENTARE ELEMENTARE 9

10 1.6 Struttura dei cristalli Oltre alla cella elementare, altri elementi che definiscono la struttura cristallina sono: RETICOLO RETICOLO CRISTALLINO CRISTALLINO il reticolo cristallino, formato dalla ripetizione della cella elementare nello spazio. 10

11 1.6 Struttura dei cristalli Le maglie dei piani reticolari hanno forme poligonali. Le maglie dei cristalli hanno solo forme che, accostate, possono ricoprire interamente un piano: quadrata, rettangolare (A), rombica (B), triangolare (C) o esagonale (D). Non sono mai pentagonali (E) o ottagonali (F) perché lascerebbero aree scoperte. 11

12 1.8 Minerali polimorfi Due minerali possono avere la stessa formula chimica ma diversa struttura cristallina. Si ha polimorfismo quando una stessa sostanza si può presentare in forme cristalline diverse per dare minerali diversi. Il polimorfismo dipende dal fatto che la stessa sostanza, in condizioni di diversa pressione e temperatura, può cristallizzare con modalità difformi. 12

13 1.8 Minerali polimorfi Il diamante e la grafite sono due sostanze elementari costituite da carbonio con diversa distribuzione degli atomi nello spazio. Nel diamante la struttura è compatta con forti legami distribuiti in modo simmetrico nello spazio. Nella grafite la struttura è a piani paralleli con legami deboli tra i piani. 13

14 1.8 Minerali polimorfi Dalla diversa distribuzione degli atomi nello spazio derivano enormi differenze nelle proprietà. I principali composti del carbonio sono la grafite e il diamante. La loro diversità dipende dalla forma del reticolo cristallino: Nella grafite vi sono vari strati di materiale, formati da una struttura esagonale, tenuti insieme da legami forti; ma questi strati sono uniti tra loro da legami deboli. Il diamante ha una struttura a forma di tetraedro, formata da 4 atomi di carbonio ai vertici e uno al centro; questo modulo è ripetuto tantissime volte, dando durezza al materiale. Il diamante è splendente, limpido e durissimo. La grafite è nera, opaca e scivolosa. 14

15 1.10 Proprietà dei minerali Ogni minerale è caratterizzato da specifiche proprietà, che ne rendono possibile una semplice e rapida determinazione. Le proprietà dei minerali dipendono dalla composizione chimica e dalla struttura cristallina. Le principali proprietà dei minerali sono: densità, durezza, sfaldatura, colore, colore della polvere, lucentezza, temperatura di fusione. 15

16 1.10 Proprietà dei minerali La densità di un minerale dipende dalla compattazione delle particelle e dagli elementi che costituiscono i minerali. CARNALLITE densità = 1,6 g/cm3 QUARZO densità = 2,65 g/cm3 GALENA densità = 7,6 g/cm3 ORO densità = 19,3 g/cm3 16

17 1.10 Proprietà dei minerali La durezza di un minerale è una misura della sua resistenza a essere scalfito o abraso. I valori di durezza sono riferiti alla scala di Mohs. TALCO durezza = 1 GESSO durezza = 2 CALCITE durezza = 3 FLUORITE durezza = 4 APATITE durezza = 5 ORTOCLASIO durezza = 6 QUARZO durezza = 7 TOPAZIO durezza = 8 CORINDONE durezza = 9 DIAMANTE durezza = 10 17

18 1.10 Proprietà dei minerali La sfaldatura è la proprietà dei minerali di rompersi lungo piani preferenziali. La mica si sfalda in lastre sottilissime La calcite si sfalda in romboedri 18

19 1.10 Proprietà dei minerali Il colore dei minerali dipende principalmente dalla loro composizione chimica. Lo stesso minerale può presentare colori diversi in base alle impurità presenti nella sua struttura. Quarzo ialino Quarzo citrino Quarzo rosa Quarzo ametista Quarzo affumicato 19

20 1.10 Proprietà dei minerali Il colore della polvere di un minerale è costante, mentre il colore dei cristalli può essere variabile. L ematite può essere rossa, nera o marrone, ma la sua polvere è sempre rossa. 20

21 1.10 Proprietà dei minerali La lucentezza è una caratteristica che dipende da come la superficie del minerale risponde quando è colpita dalla luce. TORMALINA lucentezza vitrea PIRITE lucentezza metallica CERUSSITE lucentezza adamantina OPALE lucentezza grassa 21

22 1.10 Proprietà dei minerali La temperatura di fusione, alla quale la precisa architettura dello stato solido cristallino viene demolita, ha un valore specifico per ogni minerale. 22

23 1.11 Classificazione dei minerali La classificazione dei minerali si basa sugli elementi chimici di cui sono costituiti. I minerali sono raggruppati in classi sulla base dell anione presente. Le classi più importanti sono: elementi nativi, solfuri, solfati e alogenuri, ossidi e ossidi idrati, carbonati, silicati. 23

24 1.11 Classificazione dei minerali Gli elementi nativi sono minerali costituiti da un unico elemento chimico (metallo o non-metallo), che si rinviene in natura allo stato elementare. Oro Au Diamante C Zolfo S 24

25 1.11 Classificazione dei minerali I solfati sono minerali caratterizzati dalla presenza dell anione SO42. Gesso CaSO4 2H2O Anidrite CaSO4 Barite BaSO4 25

26 1.11 Classificazione dei minerali Gli alogenuri comprendono i minerali che hanno come anione un alogenuro. Salgemma NaCl Fluorite CaF2 Silvite KCl 26

27 1.11 Classificazione dei minerali I solfuri sono composti dello zolfo con i metalli. Pirite FeS2 Galena PbS Cinabro HgS 27

28 1.11 Classificazione dei minerali Ossidi e ossidi idrati sono composti dell ossigeno, contenenti a volte anche molecole d acqua. Magnetite FeO Fe2O3 Corindone Al2O3 Limonite FeO(OH) nh2o 28

29 1.11 Classificazione dei minerali I carbonati sono minerali che contengono l anione CO32. Calcite CaCO3 Dolomite CaMg(CO3)2 Malachite Cu2(CO3)(OH)2 29

30 1.11 Classificazione dei minerali I silicati sono minerali che contengono l anione SiO44. I minerali che costituiscono la crosta terrestre e il mantello sono per la maggior parte silicati. 30