Mineralogia sistematica

Mineralogia sistematica

Elementi nativi

Metalli

I metalli hanno una bassa elettronegatività e formano legami metallici. Impacchettamento cubico o esagonale compatto. Gli elettroni delocalizzati causano buona conducibilità elettrica. Esempi includono rame, oro, argento e ferro.

Non metalli

I non metalli hanno un'alta elettronegatività e formano legami covalenti. Esempi:

• Carbonio ha due polimorfi:
• Diamante: 4 orbitali ibridi sp³ diretti secondo i vertici di un tetraedro regolare. Ogni atomo di carbonio è legato ad altri 4 con legami covalenti. Sistema cristallino cubico, durezza 10, lucentezza adamantina, incolore, sfaldatura {111} perfetta. Forma grezza ottaedrica.
• Grafite: orbitali ibridi sp² disposti secondo un triangolo equilatero. Si formano piani (001) di anelli esagonali di atomi di carbonio, legati fra loro da legami di Van der Waals. Questo favorisce la sfaldatura perfetta (001). Gli elettroni delocalizzati permettono ottima conducibilità e assorbimento della luce visibile (colore scuro, opaco, lucentezza submetallica). Simmetria esagonale, durezza 1, colore nero o grigio acciaio, sfaldatura {001} perfetta.
• Zolfo: 8 atomi di zolfo legati ad anello con legami covalenti. Forze di Van der Waals tra i diversi anelli. Sistema rombico, durezza 1.5-2.5, lucentezza resinosa, colore giallo vivace.

Solfuri

I solfuri sono composti da zolfo (metallo di transizione). Hanno lucentezza metallica, sono opachi, colorati, semiconduttori e presentano legami covalenti. Esistono due polimorfi:

• Pirite (FeS₂): Tetraedro con 1 atomo di zolfo al centro, che coordina 3 atomi di ferro e 1 di zolfo. Forma ottaedrica, simmetria cubica, durezza 6.5, lucentezza metallica, colore giallo paglierino (falso oro), striatura triglifa (compresenza di cubo e pentagonododecaedro).
• Marcasite (FeS₂): Coordinazione atomi simile alla pirite, ma simmetria ortorombica. Durezza 6.5, lucentezza metallica, colore giallo bronzo.
• Arsenopirite (FeAsS): Struttura della marcasite, cambia simmetria. Metà atomi di zolfo sostituiti da arsenico. Simmetria monoclina, durezza 5, lucentezza metallica, colore bianco/grigio acciaio.
• Galena (PbS): Solfuro di piombo. Due reticoli cubici a facce centrate (F). Ottaedro con 1 atomo di Pb e 6 atomi di zolfo e viceversa. Sistema cubico, durezza 2.5, lucentezza metallica, colore grigio scuro, sfaldatura (100) perfetta, densità elevata 7.4 g/cm³.
• Sfalerite o blenda (ZnS): Solfuro di zinco. Tetraedro di 1 atomo di zolfo e 4 di zinco e viceversa. Stessa struttura del diamante. Sistema cubico, durezza 6.5, lucentezza metallica, colore giallo/verde oliva, sfaldatura perfetta {110}.
• Wurtzite (ZnS): Solfuro di zinco. Struttura simile ma simmetria esagonale. Durezza 3.5-4, lucentezza adamantina/resinosa, colore nero/bruno rossiccio.
• Calcopirite (CuFeS₂): Venature colore violetto, striscio colore verde. Sfaldatura indistinta, colore giallo miele/ottone, lucentezza metallica. Abito massivo, striato, può essere euedrale con cristalli ben formati. Sistema tetragonale.
• Cinabro (HgS): Solfuro di mercurio. 1 atomo di mercurio legato a 2 di zolfo e viceversa, a formare catene a zig-zag, parallele lungo asse z. Sfaldatura perfetta {100}. Sistema trigonale, durezza 2-2.5, lucentezza adamantina, colore rosso acceso.
• Realgar (AsS): Gruppi molecolari As₄S₄ di 8 atomi con legami covalenti interni, legati fra loro da legami deboli di Van der Waals. Sistema monoclino 2/m, durezza 2, lucentezza resinosa, colore rosso/arancione.
• Orpimento (As₂S₃): Struttura a strati ondulati (As e S con legami covalenti) legati fra loro da forze deboli di Van der Waals. Sfaldatura (010), sistema monoclino 2/m, lucentezza resinosa, colore giallo dorato/rosegold.
• Stibina o stibnite (Sb₂S₃): Solfuro di antimonio. Aggregati di cristalli con abito tubulare (tipo tormalina). Sistema ortorombico 2/m, lucentezza metallica, colore grigio argento, frattura sub-concoide, tenacità flessibile, durezza 2, sfaldatura perfetta secondo (010).

Alogenuri

Gli alogenuri sono composti da alogeni più metalli alcalini/alcalino-terrosi, con legami ionici. Formazione di un poliedro di coordinazione (interazione di cationi e anioni disposti ai vertici di un poliedro), secondo le regole di Pauling. Il numero di anioni che circonda un catione è il numero di coordinazione.

• Halite/salgemma (NaCl): Coordinazione ottaedrica di ioni Cl e ioni Na. Sistema cubico, durezza 2.5, lucentezza umida/vitrea, colore bianco trasparente, sfaldatura {100} perfetta. Tipici cristalli euedrali cubici. Compenetrazione di 2 cubi a facce centrate (F).
• Fluorite (CaF₂): Coordinazione cubica di ioni F e ioni Ca. Sistema cubico, durezza 4, lucentezza vitrea, colore bianco/giallo/verde/rosso/blu, sfaldatura {111} perfetta. Fluorescenza.

Ossidi e idrossidi

Gli ossidi e idrossidi sono composti degli ioni O e OH più metalli alcalino-terrosi/alluminio/metalli di transizione. Presentano legami ionici.

Ossidi

• Ematite (Fe₂O₃): Sesquiossido di ferro. Cristalli tubulari, abito mammellonare. Colore nero/rosso in polvere. Minerale di ferro più abbondante e importante. Genesi idrotermale, metamorfica, sedimentaria (limonite). Varietà rossa (ocra rossa) usata come pigmento. Varietà nera come gemma poco pregiata. Sistema trigonale, classe -3m, durezza 5-6.5, frattura concoide, colore grigio/rossastro/nero/grigio acciaio, lucentezza metallica/submetallica/terrosa. Forma geminati a rosa di ferro o reniformi.
• Corindone (Al₂O₃): Sesquiossido di alluminio. Cristalli prismatici, a barilotto, tubulari, massivi. Incolore (marroncino opaco) o con colori diversi a seconda di sostituzioni selettive: sostituzione di Al con Cr dà il rubino (colore rosso); sostituzione di Al con Fe e Ti dà lo zaffiro (colore blu). Lucentezza vitrea/adamantina. Usato come gemma pregiata. Sistema trigonale, classe -3m, durezza 9.
• Rutilo (TiO₂): Biossido di titanio. Tre polimorfi: rutilo, anatasio (tetragonale), brookite (rombica). Cristalli prismatici o aciculari, con striature parallele. Colore giallo/rosso bruno/nero. Lucentezza adamantina, sistema tetragonale (P4/mmm). Durezza 6-6.5, frattura concoide. Tipici geminati a ginocchio.
• Spinelli (AB₂O₄): Ossidi doppi. A=Mg, Fe, Zn, Mn; B=Al, Fe, Cr, Mn. Possono essere normali come lo spinello (MgAl₂O₄). Sistema cubico, m3m. Ottaedri, anche massivi. Incolore o colorato (fuxia/rosso/azzurro/nero). Lucentezza vitrea, durezza 7.5-8. Inversi come la magnetite (Fe²⁺Fe³⁺₂O₄) sono fortemente magnetici. Sistema cubico, m3m, durezza 6, colore bruno/nero, lucentezza metallica.
• Periclasio (MgO): Ossido di magnesio. Struttura del salgemma. Sistema cubico, F m3m, durezza 5.5, sfaldatura {001} perfetta, lucentezza vitrea, colore grigio/giallo/incolore/bruno.

Idrossidi

Gli idrossidi presentano un assestamento esagonale compatto di ioni OH, con legami idrogeno. La struttura è lamellare e hanno una bassa durezza. Cationi tipici includono Mg, Fe, Mn, Al, Cr.

• Brucite (Mg(OH)₂): Cristalli tubulari, massivi. Lucentezza perlacea/vitrea, colore bianco/verdolino. Sistema cristallino trigonale, classe -3m, durezza 2.5.
• Gibbsite (Al(OH)₃): Cristalli tubulari, masse fogliari. Sistema monoclino, classe 2/m, durezza 2.5, incolore o giallo/arancione.
• Bauxite: Miscela di gibbsite, diasporo, bohemite e ossidi/idrossidi di ferro.
• Goethite (FeO(OH)): Sistema ortorombico, classe 2/m, durezza 5, lucentezza metallica/sericea, abito massivo/reniforme, aggregati aciculari e terrosi, colore giallo bruno/nero. Tipica sfumatura della macchia di benzina sull’asfalto.
• Limonite (FeO(OH)*nH₂O): Ossido di ferro idrato, formatosi per disfacimento di altri minerali ferrosi. È una miscela di minerali con cristalli non identificabili (goethite, ematite). Aspetto terroso, opaco, colore giallo/arancione/marrone, durezza 5.5.

Carbonati, nitrati, borati

Carbonati

I carbonati presentano una struttura triangolare del gruppo anionico CO₃ più cationi (Mg, Zn, Fe, Mn, Ca, Sr, Pb, Ba). Hanno durezza medio-bassa, sono poco solubili e presentano elevata birifrangenza. Sono anidri (gruppo della calcite, dell’aragonite), anidri misti (gruppo della dolomite) oppure ossidrilati (carbonati di rame).

Carbonati anidri

I carbonati anidri possono essere trigonali o ortorombici.

• Trigonali: gruppo della calcite. Gruppo anione CO₃ satur...