Minerali - introduzione

Minerali

Un minerale è una sostanza naturale, solida, derivata da processi inorganici, caratterizzata da una composizione chimica definita e costante( rappresentabile da una formula) e da una struttura interna ordinata nelle tre dimensioni (reticolo cristallino). Un minerale è una sostanza pura che può essere semplice come l'oro o composta come l' antimonite. Una roccia è un miscuglio di minerali. I minerali si possono formare per solidificazione di una sostanza allo stato fuso oppure per precipitazione da una soluzione soprassatura o per brinamento da vapori soprassaturi. I minerali sono dei composti chimici (sostanze pure semplici o composte) e come tali vengono classificati in classi in base allo ione caratterizzante. Negli elementi nativi è presente un solo elemento (es: Zolfo, Oro, Diamante, Grafite). Nei solfuri è presente lo ione solfuro. Negli aloidi è presente lo ione di un alogenuro. Negli ossidi è presente l'Ossigeno. Nei carbonati è presente lo ione carbonato. Nei solfati è presente lo ione solfato. Nei fosfati è presente lo ione fosfato. Nei silicati è presente lo ione silicato. Nel reticolo cristallino gli atomi e gli ioni possono essere pensati come sfere di raggio diverso in relazione al loro numero atomico e alla loro carica. Quando si forma un minerale queste sfere si dispongono le une vicino alle altre con un impacchettamento regolare che dipende dalle dimensioni degli atomi/ioni, dai tipi di legame che ci sono tra loro e dalle condizioni di pressione P e temperatura T formando un reticolo cristallino con alto grado di simmetria. Per il fenomeno del polimorfismo gli stessi atomi in differenti; a condizioni di Pressione e Temperatura danno luogo a reticoli cristallini diversi e quindi a minerali diversi. Il carbonio ad alta pressione e temperatura è il diamante mentre a pressione e temperature moderate grafite.

Per il fenomeno dell' isomorfismo minerali diversi per composizione possono avere una struttura cristallina analoga. Ioni con dimensioni simili possono sostituirsi a vicenda (vicarianza). La simmetria interna si manifesta in una regolarità esterna: si formano i cristalli delimitati da facce geometriche e caratterizzati da angoli diedri costanti che rispecchiano la disposizione interna. Se la solidificazione avviene troppo rapidamente le particelle non riescono a raggiungere la loro posizione strutturale stabile e si dispongono in modo disordinato non si forma il reticolo cristallino. La sostanza non è un minerale ma un solido amorfo; la struttura è vetrosa. La sfaldatura è la tendenza di un minerale a rompersi parallelamente a piani di atomi è indizio della struttura interna del minerale; in base alla facilità può essere perfetta, buona, discreta, media, scarsa e assente.

Proprietà fisiche

I minerali sono caratterizzati da proprietà fisiche che permettono di identificarli. La densità dipende dalla composizione chimica e dal tipo di reticolo. La durezza fa riferimento alla resistenza alla scalfittura usando
una scala di confronto relativo, la scala di Mohs. I primi 2 sono teneri, si rigano con l'unghia. Il 3 è semi duro; si riga con il rame. Il 4 e il 5 semi duri si rigano con l'acciaio. Il 6, 7, 8, 9 e 10 DURI non si rigano con l'acciaio. Ciascun termine riga il precedente ed è rigato dal successivo. Il colore non è una proprietà diagnostica perché dipende dalla composizione e dalla disposizione delle particelle, ma anche da impurità e da difetti nel reticolo.
Esistono minerali diversi con lo stesso colore e lo stesso minerale può presentarsi con colori diversi, corindone rubino, rubino sangue di piccione, zaffiro. Il colore della polvere (striscio) si tratta di un carattere diagnostico che dipende dagli atomi o ioni presenti viene valutato strisciando il minerale su una superficie di ceramica non verniciata. L' Ematite ha colore minerale grigio ferro. La pirite ha colore minerale giallo oro. La lucentezza descrive le interazioni con la luce. I minerali trasparenti si lasciano attraversare dalla luce (sono rifrangenti). Alcuni possono essere birifrangenti in relazione ad asimmetrie nel reticolo come la Calcite ottica o Spato d'Islanda. Alcuni minerali sono in grado di assorbire energia (soprattutto raggi X o luce ultravioletta) nel reticolo e rilasciarla in un secondo tempo.
Se il rilascio è istantaneo si parla di fluorescenza. Se invece si prolunga per minuti, giorni, anni si ha la fosforescenza.

Magnetismo

I minerali ferromagnetici sono fortemente attratti da un campo magnetico Esterno. La Magnetite è anche magnetizzabile e diventa essa stessa attrattiva.
I minerali paramagnetici sono debolmente attratti da un campo magnetico esterno.
I minerali diamagnetici non manifestano alcuna attrazione.