Minerali, descrizione

I minerali

I minerali sono una sostanza solida cristallina reperibile in natura, generalmente inorganica, con una composizione chimica.
• Sostanza solida cristallina: i minerali sono sostanze solide e non possono essere ne liquidi ne gassosi. Quando si dice che un minerale è cristallino gli atomi sono organizzati in una configurazione tridimensionale che si ripete nello spazio secondo un ordine definito.
• Reperibile in natura: una sostanza per poter essere qualificata come minerale deve essere presente in natura.
• Generalmente inorganica: i minerali sono definiti come sostanze inorganiche, escludendo le sostanze organiche che costituiscono gli animali e le piante.
• Con una composizione chimica: ciò che rende unico il minerale è la combinazione della sua composizione chimica e della disposizione dei suoi atomi nella struttura interna

Struttura atomica della materia

L’atomo è la più piccola unità possibile di qualsiasi sostanza. Il termine significa indivisibile. L’atomo è considerato l'unità più piccola di un elemento che conserva le proprietà chimiche e fisiche dell'elemento stesso.
È composto da nucleo che contiene due specie di particelle: protoni e neutroni. Il protone ha carica elettrica positiva (+1), il neutrone è neutro. L’atomo è circondato da una nuvola di elettroni con carica elettrica negativa (-1). Il numero di protoni presenti nel nucleo definisce il numero atomico. Il numero di massa di un elemento è dato dalla somma di neutroni e protoni presenti nel suo nucleo.

Reazioni chimiche

Le reazioni chimiche sono interazioni degli atomi di due o più elementi chimici. Per esempio quando atomi di idrogeno si combinano con un atomo di ossigeno formano l'acqua (H2O). I composti chimici come i minerali si formano o per trasferimento di elettroni ho per condivisione di elettroni.

Struttura dei minerali

I minerali possono essere visti in due modi: come cristalli o come atomi organizzati in un reticolo tridimensionale ordinato. I minerali si formano attraverso processi di cristallizzazione. La cristallizzazione inizia con la formazione di microscopici cristalli singoli. I confini dei cristalli sono superfici piane naturali denominate facce cristalline. L'abbassamento della temperatura di un liquido al di sotto della sua temperatura di solidificazione può dare avvio alla cristallizzazione. La cristallizzazione si può produrre anche per evaporazione di una soluzione, come il sale da cucina immerso nell'acqua. Quando l'acqua evapora la concentrazione del sale diventa più alta finché la soluzione diventa satura. Se l’evaporazione continua il sale precipita formando cristalli.

I minerali che formano rocce

I minerali sono stati raggruppati in otto classi in base alla loro composizione chimica
I più comuni costituenti le rocce sono: silicati carbonati e ossidi.
I silicati: sono i minerali più abbondanti nella crosta terrestre se sono formati da ossigeno e silicio. Sono strutture cristalline costituite da tetraedri (SiO4)4- uniti in vari modi. I tetraedri possono essere isolati (olivina), in catene semplici (pirosseni), in catene doppie (anfiboli), in strati (miche) o in intelaiature tridimensionali (feldspati).
I carbonati: sono minerali costituiti da carbonio e ossigeno sotto forma di ione carbonato in combinazione con calcio il magnesio
Gli Ossidi: sono composti dell'anione ossigeno combinato con cationi metallici.
Infine i minerali dei gruppi dei solfuri e dei solfati sono strutture costituite da atomi di zolfo combinati con elementi metallici.

Proprietà fisiche dei minerali

Durezza: misura la facilità con cui la superficie di un minerale essere scalfita. La durezza di un minerale pende dalla forza dei suoi legami chimici. Si misura attraverso la scala di Mohs, basata sulla capacità di un minerale di scalfirne un altro.
Sfaldatura: il termine sfaldatura è la tendenza di un minerale a rompersi lungo un sistema di superfici piane parallele.
Frattura: è la tendenza di un cristallo a rompersi lungo superfici irregolari diverse dai piani di sfaldatura. Tutti i minerali presentano fratture.
Lucentezza: il modo in cui la superficie di un minerale riflette la luce. Molti minerali con legami ionici tendono ad avere una lucentezza vetrosa mentre molti minerali con legami covalenti hanno un aspetto più variabile.
Colore: è una conseguenza della luce trasmessa attraverso i cristalli ho da essi riflessa. Col termine striscio si indica una tecnica che designa il colore della polvere fine che si produce quando un minerale viene strofinato su una superficie abrasiva come la porcellana.

Abito cristallino

L’abito cristallino di un minerale è la forma in cui si accrescono i singoli cristalli o gli aggregati di cristalli. Spesso gli abiti cristallini vengono nominati secondo le forme geometriche comuni a cui somigliano, come lame lamine o aghi. Queste forme rispecchiano non soltanto i piani di atomi o di ioni nella struttura cristallina del minerale ma anche la velocità e la direzione di accrescimento tipiche del cristallo. Un cristallo aghiforme si accresce molto velocemente in una direzione e molto lentamente in tutte le altre. Un cristallo laminare si accresce in tutte le direzioni perpendicolari a una singola direzione di accrescimento lento. I cristalli fibrosi sono quelli che cristallizzano formando molteplici fibre lunghe e sottili. Il termine amianto è un nome generico per designare un gruppo di silicati con abito più o meno fibroso. Proprio per questa caratteristica alcune varietà di amianto possiedono proprietà molto dannose per la salute. Altri minerali sono velenosi come la pirite contenente arsenico. Altri ancora, invece, liberano fumi tossici.