Concetti Chiave
- I minerali sono solidi naturali e inorganici con una composizione chimica definita o variabile, e possono essere formati da elementi, composti o miscele isomorfe.
- La struttura dei minerali può essere cristallina, con una disposizione ordinata delle particelle, o vetrosa, caratterizzata da una disposizione casuale.
- I silicati costituiscono oltre il 90% dei minerali della crosta terrestre e sono classificati in base alla disposizione dei tetraedri di silicio e ossigeno.
- I minerali si formano attraverso processi come il raffreddamento di masse fuse, la precipitazione da soluzioni, e la trasformazione per azione degli agenti atmosferici o per temperatura e pressione.
- La forma esterna dei cristalli, chiamata abito cristallino, è influenzata dalla loro struttura interna e dalla disposizione delle particelle che li compongono.
Definizione e composizione dei minerali
La litosfera è costituita da rocce, miscele solide di minerali.
I minerali sono corpi solidi naturali, inorganici, caratterizzati da proprietà chimiche e fisiche costanti e da una composizione chimica definita o variabile in un campo ristretto.
I minerali possono essere costituiti da:
• elementi (S, Au, Ag ecc.);
• composti, che contengono due o più elementi in proporzioni sempre uguali per ciascun composto (quarzo, calcite ecc.);
• miscele isomorfe, cioè soluzioni solide in cui due ioni possono sostituirsi l’uno all’altro in proporzioni variabili (olivina).
Quali sono la struttura e le caratteristiche dei minerali?
I minerali possono avere, a seconda delle condizioni ambientali in cui si formano:
• struttura cristallina,
• struttura vetrosa.
Il tipo di struttura riflette la disposizione nello spazio delle particelle che costituiscono il minerale: i solidi cristallini sono solidi in cui atomi, ioni o molecole sono disposti ordinatamente; i solidi vetrosi (falsi solidi) sono caratterizzati da una disposizione casuale delle particelle.
Molti dei minerali hanno struttura cristallina e si presentano in natura sono forma di cristalli più o meno estesi. Un cristallo è un solido delimitato da superfici piane, dette facce. In ogni minerale le facce contigue formano angoli caratteristici.
L’abito cristallino, cioè la forma esterna poliedrica del cristallo, è in relazione con la sua struttura interna e deriva dalla disposizione ordinata nello spazio delle particelle che lo compongono (atomi, ioni o molecole). All'interno di ogni cristallo si può quindi identificare una cella elementare, che rappresenta geometricamente il più piccolo insieme di atomi, ioni o molecole che si ripete costantemente nel cristallo.
Classificazione e famiglie dei minerali
In base alla diversa composizione i minerali vengono suddivisi in famiglie.
La famiglia più importante è quella dei silicati.
I silicati costituiscono oltre il 90% dei minerali della crosta terrestre; la struttura fondamentale di tutti i silicati è formata dal gruppo (5i04)4-, nel quale 1 atomo di silicio è legato a 4 atomi di ossigeno, disposti ai vertici di un tetraedro.
Poiché i tetraedri isolati non sono stabili, essi tendono a legarsi tra loro in diversi modi, unendosi mediante i vertici oppure legandosi a ioni metallici positivi.
I silicati vengono classificati in base alle modalità con cui i tetraedri si dispongono nello spazio e possono essere divisi in due categorie:
• silicati femici, o mafici, che contengono una bassa percentuale di tetraedri, sono scuri e densi;
• silicati sialici, o felsici, che contengono un’alta percentuale di tetraedri, sono chiari e poco densi.
Genesi e processi di formazione
La genesi dei minerali avviene fondamentalmente attraverso i seguenti
processi:
• raffreddamento di una massa fusa;
• precipitazione da una soluzione per evaporazione del solvente;
• sublimazione di un gas che si trasforma direttamente in solido;
• trasformazione di un minerale solido per azione degli agenti atmosferici (minerale di alterazione);
• trasformazione di un minerale solido per effetto di temperatura o pressione in profondità (minerale metasomatico).
Domande da interrogazione
- Qual è la definizione di minerali e quali sono le loro principali caratteristiche?
- Quali sono le differenze tra struttura cristallina e struttura vetrosa nei minerali?
- Come vengono classificati i minerali e qual è la famiglia più importante?
- Quali sono i principali processi di formazione dei minerali?
I minerali sono corpi solidi naturali, inorganici, con proprietà chimiche e fisiche costanti e una composizione chimica definita o variabile in un campo ristretto. Possono essere costituiti da elementi, composti o miscele isomorfe.
La struttura cristallina presenta una disposizione ordinata di atomi, ioni o molecole, mentre la struttura vetrosa ha una disposizione casuale delle particelle. I minerali con struttura cristallina si presentano in forma di cristalli delimitati da facce piane.
I minerali vengono classificati in famiglie in base alla loro composizione. La famiglia più importante è quella dei silicati, che costituiscono oltre il 90% dei minerali della crosta terrestre e sono caratterizzati dalla struttura del tetraedro di silicio legato a ossigeno.
I minerali si formano principalmente attraverso il raffreddamento di masse fuse, la precipitazione da soluzioni, la sublimazione di gas, e la trasformazione di minerali solidi per azione degli agenti atmosferici o per effetto di temperatura e pressione in profondità.
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