Concetti Chiave
- La Terra è composta da tre strati principali: crosta, mantello e nucleo, ciascuno con elementi chimici distintivi come carbonio e silicio.
- I minerali si dividono in silicati e non silicati, a seconda della loro contenuta di silicio, e formano le rocce, come il granito.
- I minerali presentano proprietà fisiche e chimiche come il polimorfismo e l'isomorfismo, influenzando la loro cristallizzazione e struttura.
- La cristallizzazione è il processo attraverso il quale un minerale passa dallo stato liquido a solido, con forme e sistemi cristallini specifici.
- Minerali come la pirite e l'ematite hanno caratteristiche chimiche e fisiche uniche, come durezza, colore e modalità di formazione, influenzando il loro utilizzo e distribuzione.
La Terra – il pianeta sul quale viviamo - presenta una struttura formata da tre strati: crosta, mantello, nucleo.
Elementi e minerali terrestri
Gli elementi principali che si trovano sulla crosta terrestre e nel mantello sono il carbonio (nel “mondo organico” degli esseri viventi) e il silicio (nel “mondo inorganico” dei minerali e delle rocce).
Il nucleo ha invece una Altri elementi molto diffusi sulla Terra sono l’alluminio, il ferro, il calcio, il sodio e il potassio.
Ora, a seconda che essi contengano o meno silicio, i minerali si dividono in due gruppi: Nel gruppo dei silicati ricordiamo l’ortoclasio e l’olivina (o peridoto).
Nel gruppo dei non silicati ricordiamo invece la magnetite e l’ematite.
Le rocce sono a loro volta formate da minerali.
Le rocce possono essere – in base a quale è stato il loro processo di formazione - Il granito, per esempio, è una roccia ignea. Esso è formato da tre minerali differenti: ortoclasio, quarzo e mica.
Proprietà dei minerali
I minerali sono costituiti da elementi chimici che formano legami di tipo molecolare (dipolo-dipolo), covalenti (come gli atomi del diamante) e metallici (ioni positivi).
Tra le proprietà fisiche e chimiche dei minerali ricordiamo il Il polimorfismo è il fenomeno secondo il quale uno stesso composto può cristallizzare in modo diverso, su reticoli tridimensionali differenti.
Come il carbonio, che può generare grafite, diamante, e fullereni.
L’isomorfismo è invece il fenomeno secondo cui minerali con composizione simile cristallizzano generando la stessa struttura.
Cristallizzazione e simmetria
Ricordiamo che la cristallizzazione (che deriva dal greco kρúος perché la maggioranza dei cristalli sembrano ghiaccio solidificato) è il processo secondo cui un minerale passa dallo stato liquido allo stato solido.
La forma – così come la composizione chimica - è molto importante per un minerale. In base alla forma che esso assume, infatti, esistono differenti gruppi e sistemi cristallini.
Per valutare il gruppo cristallino a cui appartiene il minerale occorre tenere conto della geometria della disposizione delle particelle (cella elementare) e degli elementi di simmetria (secondo un piano, un asse o un centro) con ripetizioni di dimensioni analoghe.
Scoperte dei Bragg
All’inizio del ventesimo secolo, i fisici Bragg (padre e figlio), che studiavano i raggi x, realizzarono il primo spettroscopio ai raggi x, che grazie a fasci di raggi proiettati contro un minerale permettono di determinare la struttura cristallina dei minerali.
Un’altra caratteristica importante è l’indice di rifrazione.
La velocità della luce, infatti, diminuisce all’interno del cristallo. Alcuni minerali presentano dunque il fenomeno della birifrangenza, secondo cui gli oggetti appaiono attraverso il cristallo con i contorni sdoppiati.
Pirite: caratteristiche e località
La pirite è nota chimicamente anche come “solfuro di ferro”.
Si presenta in forma di cristalli cubici pentagonododecaedrici.
COLORE DEL MINERALE: giallo ottone e giallo oro pallido;
COLORE DELLA POLVERE: nero, verdastro, grigiastro;
PROPRIETA’ FISICHE: la lucentezza di questo materiale è di tipo metallico, la durezza è pari a 6,5 nella scala di Mohs e la densità è pari a 5 gr/cm³.
RARITA’ DEL MINERALE: comune.
LOCALITA’ DI RITROVAMENTO: il solfuro è abbondante e diffuso. In Italia tanti cristalli si trovano sull’isola d’Elba. A Rio Marina, invece, si trovano pentagoni dodecaedri e cubi striati (pirite triglifa) mista a calcio pirite o all’ematite o interclusa al marmo di Carrara.
Calcite: proprietà e formazione
Chimicamente la calcite è un carbonato di calcio.
Si trova sottoforma di cristalli romboedri, scalenoedri o prismatici e ha masse microcristalline compatte.
Essa è presente come MARMO SACCAROIDE, ALABASTRI (forma fibrosa), STALATTITI (concrezioni) e CALCITE ARAGONITE (polimorfismo).
COLORE DEL MINERALE: bianco o trasparente;
COLORE DELLA POLVERE: da vitreo a madreperla:
PROPRIETA’ FISICHE: la durezza è pari a 3 nella scala di Mohs e la densità è pari a 2,71 gr/cm³.
RARITA’ DEL MINERALE: molto comune. La calcite trasparente è detta anche SPATO D’ISLANDA. Essa presenta la proprietà della BIRIFRANGENZA della luce.
AMBIENTE DI FORMAZIONE: Rocce sedimentarie. Si forma da soluzioni di bicarbonato di calcio (che è un sale solubile) che, per evaporazione, diventano carbonati di calcio, e quindi alabastri e stalattiti.
Ematite: caratteristiche e origine
Dal punto di vista chimico, l’ematite è un “sequiossido di ferro”.
La sua forma è scalenoedrica ditrigonale. E’ presente in forma romboedrica e tabulare o in aggregati petaliformi, in aggregati fibroso-raggianti, con superfici reniformi o mammellonari, o in masse compatte o in masse terrose.
COLORE DEL MINERALE: grigio-acciaio e grigio verde con iridescenze;
COLORE DELLA POLVERE: grigio-nero;
PROPRIETA’ FISICHE: la lucentezza di questo materiale è di tipo metallico, la durezza è pari a circa 6 nella scala di Mohs e la densità è pari a 5,2 gr/cm³.
LOCALITA’ DI RITROVAMENTO: la si trova spesso nella parte superiore dei giacimenti di pirite e di magnetite e in arenarie rosse quarzose; sottoforma di finissime lamelle si trova in rocce eruttive alle quali conferisce una colorazione rossastra-rosa. E’ un minerale utile avendo un tenore di ferro del 70%. La varietà terrosa è usata come pigmento. I suoi giacimenti sono diffusi in tutto il mondo: Svezia, Spagna, Canada, USA e Australia. In Italia i giacimenti si trovano sull’isola d’Elba.
ORIGINE: metamorfica.
Domande da interrogazione
- Quali sono i principali elementi e minerali presenti nella crosta terrestre?
- Come si classificano i minerali in base alla presenza di silicio?
- Qual è il fenomeno del polimorfismo nei minerali?
- Quali sono le caratteristiche della pirite e dove si può trovare?
- Quali sono le proprietà e l'origine dell'ematite?
I principali elementi nella crosta terrestre e nel mantello sono il carbonio e il silicio, mentre altri elementi diffusi includono alluminio, ferro, calcio, sodio e potassio.
I minerali si dividono in due gruppi: i silicati, come ortoclasio e olivina, e i non silicati, come magnetite ed ematite.
Il polimorfismo è il fenomeno per cui uno stesso composto, come il carbonio, può cristallizzare in forme diverse, come grafite e diamante.
La pirite, o solfuro di ferro, è comune e presenta cristalli cubici con un colore giallo ottone. Si trova abbondantemente in Italia, specialmente sull'isola d'Elba.
L'ematite è un sequiossido di ferro con una durezza di circa 6 nella scala di Mohs. Si trova in giacimenti di pirite e magnetite e ha un'origine metamorfica.
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