Pier Carlo Braga. MICRoCRISTALLI MACROEMOZIONI

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2 Pier Carlo Braga MICRoCRISTALLI MACROEMOZIONI

3 "a Manuela e Samanta" La natura epiena d'infmite ragioni, che [uron mai ill isperienza Leonardo da Vinci

4 MICROCRISTALLI MACROEMOZIO I Prefazione M olte persone hanno avuto occasione di vedere le forme e i colori dei cristalli formati dalle rocce cristalline, rna forse pochi sanno che le sostanze chimiche possono formare dei microcristalli, visibili al microscopio, con forme e colori altrettanto belli. Immersi nel nostro mondo macroscopico non ci rendiamo conto che attorno a noi vi sono altri fantastici mondi microscopici che attendono di essere svelati. In questa libro eriportata con intento educativo una serie di informazioni di base su come preparare i microcristalli e su come poterli osservare e fotografare al microscopio in varie condizioni (luce polarizzata, campo oscuro e illuminazione di Rheinberg), rna!'aspetto pili affascinante ela vasta serie di immagini di microcristalli che viene proposta. Questo libro vuole condividere con illettore le emozioni visive che vengono da un'incredibile fusione di forme, le pili disparate e inusuali, con un arcobaleno di variazioni cromatiche e sfumature inimmaginabili e di impareggiabile bellezza, che non sono solo un piacere per gli occhi, rna testimoniano anche come la fantasia della natura non abbia mai fine. -ami':;; "Una immagine emeglio di milleparole" Antico proverbio cinese

5 Pier Carlo Braga ISBN e-isbn / Springer-Verlag ltalia2011 Quest'operaeprotetta dallaleggesui dirittod'autore,e lasuariproduzioneeammessa soloedeselusivamenteneilimiti stabiliti dallastessa. Lefotoeopie per usopersonaepossonoessere effettuatenei limitidel 15%di eiaseunvolume dietro pagamentoaliasiae del eompenso previstodall'art.68, commi 4e 5,dellalegge22aprile1941n.633.Leriproduzioni perusonon personalee/ooltreillimitede115%potrannoaweniresoloaseguitodispeeifiea autorizzazione rilasciatadaaidro,corso diporta Romana n.108, Milano 20122, esitowebwww.aidro.org. Tuttiidiritti,inpartieolare quellirelativialiatraduzione,aliaristampa,all'utilizzo di illustrazioni etabelle,aliaeitazioneorale,aliatrasmissioneradiofoniea 0 televisiva,alia registrazione sumicrofilm0 indatabase,0 alia riproduzioneinqualsiasi altra forma(stampata0 elettroniea) rimangonoriservatianche nel easo di utilizzo parziale. Laviolazionedellenormecomporta Iesanzioniprevistedallalegge. L'utilizzo inquestapubblieazionedi denominazioni generiehe, nomi eommereiali, marehiregistrati, eee. anche se non speeifieatamente identifieati, non implieaehe tali denominazioni 0 marehi non siano protetti dalle relativeleggi eregolamenti. Responsabilita legale per i prodotti: I'editore nonpuogarantirei'esattezza delle indieazioni sui dosaggi e I'impiegodei prodotti menzionati nellapresente opera. II lettoredovradi voltainvoltaverifiearne I'esattezzaeonsultando labibliografiadi pertinenza Layout coper1ina:ikonasj.i. Impaginazione: Ikonas.r.l. Stampa: GECA SpA - Cesano Boscone (MI) Stampato initalia Springer-VerlagItaliaSJ.I.,ViaDecembrio28, Milano Springer faparte di SpringerSclence-Busress Media(

6 MICROCRISTALLI MACROEMOZIO I Indice 1. I cristalli: cosa sono 2. I microcristalli: come si formano 3. Come osservare i microcristalli 4. II microscopio 5. La luce polarizzata 6. II campo oscuro 7. L'illuminazione di Rheinberg 8. Come fotografare i microcristalli 9. Bibliografia 10. Indice analitico 11. Indice delle figure 12. Microcristalli: raccolta iconografica

7 Ringraziamenti Un caro ringraziamento al Signor Mauro Malan, National Sales Manager della Olympus Italia, che estato prodigo di utilisuggerimenti ed al Signor Dario Belli della Copy2Art che con lesueabilita informatiche ha reso facili lecose difficili... almena perme.

8 MICROCRISTALLI MACROEMOZIO I I cristalli: cosa sana I 1termine "cristallo" deriva dal greco "Kpum;aAAo~" (krystallos) che significa ghiaccio, acqua gelata. Nellinguaggio corrente la parola "cristallo" viene frequentemente utilizzata per indicare un vetro particolarmente trasparente, oppure in mineralogia per identificare solidi piu 0 meno regolari con particolari forme e colori, 0 anche con altri significati (es. cristallo di ghiaccio). Una definizione piu tecnica di tipo fisico-chimico definisce il cristallo come un solido omogeneo in cui le piu piccole particelle (atomi,molecole, e/o ioni) che 10 compongono sono disposte in un modello ordinato tridimensionale che si ripete indefinitamente nella spazio con schemi geometrici simmetrici che ne determinano la forma e le caratteristiche (reticolo cristallino 0 reticolo di Bravais). La piu piccola disposizione ordinata degli atomi di un cristallo edetta "cella elementare" e la ripetizione periodica nello spazio di tante celie elementari ai vertici di una struttura reticolare da luogo a quello che viene definito come "struttura cristallina" [1,2]. Le differenze tra le varie strutture cristalline hanno dato luogo a diversi sistemi di classificazione (triclino, monoclino, ortorombico, romboedrico, tetragonale, esagonale, cubico). "Cristallografia" ela branca della scienza che si occupa della studio dei solidi cristallini e dei principi che regolano la loro crescita, la forma estern a, e la struttura interna [1]. "Cristallizzazione" eil processo fisico-chimico di formazione di un cristallo e indica una transizione di fase della materia, dallo stato liquido a quello solido; si tratta di un fenomeno che si ritrova con una certa frequenza in natura, ed eall'origine di fenomeni come la formazione dei diversi tipi di cristalli delle rocce minerarie, oppure dei depositi di salgemma. Le sostanze cristalline (che generano cristalli) possono essere presenti in natura in forma di aggregati di dimensioni visibili 0 di aggregati microcristallini detti microcristalli, visibili con l'ausilio del microscopio.

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10 MICROCRISTALLI MACROEMOZIO I I microcristalli: come si formano La materia che ci circonda puo esistere in tre stati: solido, liquido e gassoso. Nello stato gassoso gli atomi sono lontani tra loro e possono muoversi in modo disordinato e indipendente; in un liquido gli atomi sono molto pili a contatto tra loro e possono scorrere gli uni sugli altri; in un solido gli atomi sono a diretto contatto, possono vibrare attorno a una posizione di equilibrio, rna non possono scorrere gli uni sugli altri e tendono ad essere distribuiti in modo ordinato [2]. Lo stadio iniziale della cristallizzazione in un sistema formato da una sostanza disciolta (soluto) in un liquido (solvente) eun processo detto di "nucleazione", in cui gli atomi ole molecole del soluto disperse tra le molecole del solvente vengono a contatto tra loro e tendono ad aggregarsi in forma ordinata, formando un "proto-cristallo" (sito di nucleazione). Successivamente, altri atomi 0 molecole di soluto possono unirsi con legami chimici fino a originare un cristallo (accrescimento per strati successivi) (Figura 1). CI- Na+ L Fase dispersa Nucleazione Accrescimento Cristallo formato Fig. 1. Sequenza delle fasi che portano alia formazione di un cristallo (cloruro di sodio, NaCI). I fattori coinvolti in un fenomeno di cristallizzazione sono molteplici, quali: le caratteristiche chimiche della sostanza, la sua concentrazione, Ie dimensioni degli ioni 0 molecole e la loro carica elettrica, il tipo di solvente (idrofilo, lipofilo) e il suo volume, il grado di evaporazione, il grado di saturazione, la temperatura, la pressione, la presenza di piccoie impurita, Inoltre i cristalli possono essere ottenuti con diverse modalita: per precipitazione da soluzioni pili 0 meno sovrasature, per raffreddamento di materiale fuso, per sublimazione, per condensazione su germe cristallino, oppure