CAPITOLO 4
I minerali
La crosta terrestre è la parte più esterna del nostro pianeta, del quale costituisce un involucro solido di modesto
spessore. Essa è formata da minerali e rocce.
I chimici definiscono sostanza un campione di materia con composizione chimica definita e dividono le sostanze in
elementi, ovvero una sostanza formata da atomi uguali e composto ovvero una sostanza formata da due o più atomi
diversi. La più piccola particella di una sostanza che ne conserva tutte le caratteristiche è la molecola.
In natura difficilmente si trovano sostanze con una composizione definita in ogni loro parte ovvero pure, ma si
trovano miscele, cioè materia di composizione variabile, formata da due o più sostanze che conservano ognuna le
proprie caratteristiche. Esse si distinguono in miscugli ovvero una miscela eterogenea, dove le singole sostanze
componenti compaiono separate e soluzioni ovvero miscele omogenee in cui le singole sostanze non si distinguono
più. Esistono tre stati di aggregazione della materia:
Solido: volume e forma proprio; le molecole sono legate da forze cosi intense che esse finiscono per occupare
porzioni mediamente fisse una rispetto all’altra.
Liquido: volume proprio e forma del recipiente; le molecole sono libere di scontrarsi le une contro le altre
Gassoso: non ha ne volume ne forma, tendono ad espandersi occupando tutto lo spazio, esigue le forze di
attrazione tra le molecole
Un minerale è una sostanza naturale solida con una composizione chimica ben definita e con una disposizione
ordinata e regolare degli atomi ovvero con struttura cristallina. I minerali sono in genere di origine inorganica. Alcuni
minerali sono formati da un solo elemento, mentre la maggior parte sono un composto. Non tutti gli elementi hanno
la stessa importanza nella composizione della crosta terrestre: l’ossigeno e il silicio da soli arrivano al 75%.
Avere una struttura cristallina significa che macroscopicamente i componenti sono collocati tutti in un posto
preciso cioè avere un’impalcatura interna regolare e ordinata invisibile dalla quale si origina la forma esterna del
minerale che è invece ben visibile e altrettanto regolare, il cosiddetto abito cristallino o cristallo. Un cristallo è un
solido geometrico caratterizzato da una disposizione degli atomi nello spazio tale che una stessa configurazione di
atomi si ripete a intervalli regolari lungo più direzioni; la struttura tridimensionale che cosi si realizza viene chiamata
reticolo e si presenta come allineamenti regolai di atomi lungo i quali atomi della stessa natura di natura diversa di
susseguono a distanze fisse e sono separati da spazi vuoti.
L’esistenza di atomi diversi per dimensioni e struttura elettronica da origine a reticoli diversi e ad abiti cristallini
diversi. Gli abiti sono spesso complessi, ma rispondono tutti a leggi di simmetria, e sono divisi in 32 classi che a loro
volta sono caratterizzate da forme cristalline semplici.
I minerali hanno determinate proprietà fisiche:
Durezza: proprietà di resistere all’abrasione o alla scalfittura e dipende dalla forza dei legami reticolari; viene
misurata in base alla scala di Mohs.
Sfaldatura: è la tendenza di un minerale a rompersi per urto secondo superfici piane, parallele a una o più
facce dell’abito cristallino; essa dipende dalla diversa forza dei legami tra gli atomi nelle diverse direzioni
entro il cristallo.
Lucentezza: misura il grado in cui la luce viene riflessa dalle facce di un cristallo e si distingue in metallica,
tipica di sostanze che assorbono totalmente la luce e sono opachi e non metallica tipica dei corpi più o meno
trasparenti.
Colore: alcuni minerali presentano lo stesso colore e sono detti idiocromatici, altri detti allocromatici
presentano colori diversi a seconda di impurità chimiche rimaste nel reticolo.
Densità o massa volumica: è la massa per unità di volume e dipende dall’addensamento degli atomi nel
reticolo.
Per potersi orientare tra le oltre 200 specie di minerali classifichiamo le specie minerali che comprendono gli
individui minerali che hanno lo stesso tipo di reticolo strutturale e composizione chimica uguale.
A parte la prima classe che comprende gli elementi nativi, che formano cristalli con un solo tipo di elemento, tutte le
altre raccolgono ossidi e sali costruiti intono ad una serie di anioni. L’ossigeno e il silicio si combinano tra loro per
formare le basi dei silicati ovvero il gruppo di minerali più diffuso al contrario dei non silicati.
I minerali silicati hanno molte varietà di strutture. Il silicio attrae a se l’ossigeno: ogni ione silicio coordina 4
ioni ossigeno e il gruppo silicatico che ne risulta ha la forma di un tetraedro. I tetraedri possono originare
catene oppure lamine o reticoli tridimensionali: Gli inosilicati sono formati da catene doppie o singole di
tetraedri, i fillosilicati sono formati da strati di tetraedri e i tettosilicati hanno una intelaiatura tridimensionale.
© Federico Ferranti S.T.A.
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I cationi che più frequentemente si legano alle strutture silicatiche sono il sodio, il potassio, il calcio, il
magnesio, il ferro. L’alluminio può sostituire il silicio nei tetraedri originando gli alluminosilicati.
I minerali non silicati sono i minerali carbonatici formati dall’anione (CO3)2- e i più comuni sono la calcite e
la dolomite che formano le rocce sedimentarie. Abbastanza frequenti sono il salgemma (NaCl) e il gesso che
si formano per precipitazione chimica in seguito dell’evaporazione di acqua salata come quella del mare.
I minerali sono il risultato di una serie di reazioni chimico-fisiche che si possono riassumere nel processo di
cristallizzazione: i principali processi che danno origine ad un minerale sono:
Cristallizzazione da materiale fuso che si raffredda: gli atomi o i gruppi di atomi si aggregano per formare i
reticoli cristallini
Precipitazione: da soluzioni acquose calde in via di raffreddamento: al diminuire della temperatura si
formano via via cristalli di specie mineralogiche diverse.
Sublimazione: di vapori caldi, come le esalazioni vulcaniche; le superfici relativamente fredde vicine alla
zona di fuoriuscita dei vapori si rivestono di cristalli.
Evaporazione: di soluzioni acquose, soprattutto acque marine
Attività biologica: che porta alla costruzione di gusci o apparati scheletrici
Trasformazioni allo stato solido: di minerali già esistenti i cui reticoli cristallini a causa di variazioni di
temperatura o pressione subiscono profondi cambiamenti, dando origine a specie mineralogiche diverse.
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