Concetti Chiave
- I minerali sono corpi inorganici e naturali, solidi, con una composizione chimica definita o variabile in un campo ristretto.
- Possono essere costituiti da elementi singoli, composti con proporzioni fisse o soluzioni solide che presentano isomorfismo.
- Le proprietà fisiche dei minerali includono densità, durezza, sfaldatura, frattura, elasticità, plasticità, malleabilità e duttilità.
- I minerali si classificano in base alla loro composizione chimica in 8 classi principali, tra cui silicati, ossidi, solfuri e carbonati.
- La genesi dei minerali avviene per variazione di temperatura e pressione, raffreddamento di masse fuse, precipitazione, sublimazione e alterazione da agenti atmosferici.
Definizione e composizione dei minerali
I minerali sono corpi inorganici, naturali, per lo più solidi caratterizzati da proprietà chimiche e fisiche costanti e da una composizione chimica definita o variabile in campo ristretto.
I minerali possono essere costituiti da:
- elementi: (S, Au, Ag ecc.)
- composti: contengono due o più elementi in proporzione sempre uguali (quarzo, calcite ecc.)
- soluzioni solide (miscele isomorfe): sostanze formate da ioni di carica e dimensioni simili, che possono sostituirsi tra loro grazie al fenomeno della varianza (olivina).
- Stato cristallino: gli atomi e le molecole sono disposte ordinatamente.
- Stato amorfo: un solido amorfo ha una struttura interna disordinata e non ha una forma geometrica specifica. Sono detti anche solidi vetrosi.
Stati e polimorfismo
Quando la stessa sostanza si può trovare in forme diverse si parla di polimorfismo: il carbonio può originare il diamante o la grafite, il carbonato di calcio può originare calcite o aragonite.
Un cristallo è un corpo solido, delimitato da superfici piane, dette facce, disposte secondo una struttura geometrica.
La cella elementare è l'insieme più piccolo di molecole che, ripetendosi costantemente nello spazio, forma l'abito cristallino, cioè la sua forma così come si presenta.
Nelle miscele isomorfe alcuni ioni (detti ioni vicarianti) hanno dimensione e carica simili e possono sostituirsi l'uno con l'altro nella stessa struttura cristallina. Questo fenomeno si chiama isomorfismo e il minerale può avere composizione variabile per quanto riguarda gli ioni, mantenendo l'abito cristallino (olivine).
Proprietà fisiche dei minerali
Proprietà fisiche:
- densità: è il rapporto fra massa e volume
- durezza: è la misura della resistenza che un minerale oppone alla scalfittura con una punta. I dati vengono poi confrontati con la scala di Mohs
- sfaldatura: è la proprietà che hanno alcuni minerali di rompersi più facilmente secondo certi piani più deboli (piani di sfaldatura).
- frattura: è la rottura irregolare di un minerale in più parti
- elasticità: proprietà di deformarsi e di riprendere la forma originaria.
- plasticità: proprietà di certi minerali di modificare la loro forma e di mantenerla sotto l'azione di una forza.
- malleabilità: proprietà di lasciarsi ridurre in lamine sottilissime (oro)
- duttilità: proprietà di lasciarsi tirare in fili (rame)
Proprietà ottiche e organolettiche
Proprietà ottiche: colore, lucentezza, trasparenza, fluorescenza, angolo di rifrazione. La calcite è in grado di sdoppiare la luce che la attraversa: birifrangenza.
Proprietà organolettiche: si apprezzano per mezzo degli organi di senso e sono: untuosità e gusto (senso di allappamento, salato, amaro).
Composizione e classificazione dei minerali
Composizione e classificazione:
L'elemento più abbondante nei minerali è l'ossigeno, seguito da silicio, alluminio, ferro..
In base alla diversa composizione chimica i minerali vengono divisi in 8 classi:
- silicati, caratterizzati dal gruppo (SiO4)4-
- ossidi, in cui l'ossigeno è unito direttamente ad un altro elemento
- solfuri, nei quali lo ione negativo è S2-
- solfati, con l'anione (CO3)2-
- carbonati, nei quali è presente lo ione carbonato (SO4)4-
- alogenuri, in cui è presente il cloro o un altro alogeno con carica negativa
- fosfati, contenenti lo ione fosfato (PO4)3-
Genesi dei minerali
La genesi dei minerali avviene per variazione di temperatura e pressione, se tale processo avviene lentamente, il minerale avrà struttura cristallina, in caso contrario avrà struttura amorfa.
- raffreddamento di una massa fusa: lava di un vulcano
- precipitazione di una sostanza sovrassatura o di evaporazione del solvente: Una soluzione sovrassatura ha concentrazione di soluto superiore alla solubilità. In un bacino d'acqua salata il sale si può separare dall'acqua e cadere sul fondo, oppure l'acqua può evaporare (salgemma).
- sublimazione di un vapore: un gas si trasforma in solido senza passare per lo stato fuso (zolfo)
- azione degli agenti atmosferici: minerali d'alterazione
- variazione di temperature e pressione in profondità: minerali metasomatici
Domande da interrogazione
- Qual è la definizione di minerali e quali sono le loro principali caratteristiche?
- Come si classificano i minerali in base alla loro composizione chimica?
- Qual è la differenza tra stato cristallino e stato amorfo nei minerali?
- Cosa si intende per polimorfismo nei minerali?
- Quali sono alcune delle proprietà fisiche dei minerali e come vengono misurate?
I minerali sono corpi inorganici, naturali e per lo più solidi, caratterizzati da proprietà chimiche e fisiche costanti e da una composizione chimica definita o variabile in campo ristretto.
I minerali vengono divisi in 8 classi: silicati, ossidi, solfuri, solfati, carbonati, alogenuri, fosfati, a seconda della loro composizione chimica.
Lo stato cristallino presenta atomi e molecole disposti ordinatamente, mentre lo stato amorfo ha una struttura interna disordinata e non ha una forma geometrica specifica.
Il polimorfismo si riferisce alla capacità di una stessa sostanza di esistere in forme diverse, come il carbonio che può originare diamante o grafite.
Le proprietà fisiche includono densità, durezza (misurata con la scala di Mohs), sfaldatura, frattura, elasticità, plasticità, malleabilità e duttilità, ognuna con specifiche modalità di valutazione.
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