Riassunto esame mineralogia, prof. Langella, libro consigliato Mineralogia, Klein

La classificazione dei minerali

Tipi di strutture in base alle forze di legame

In uno stesso composto possono essere presenti legami tutti dello stesso tipo oppure di tipi diversi, con il risultato che il campo complessivo delle forze elettrostatiche che tengono uniti gli atomi costitutivi può essere uniforme oppure non uniforme. Ciò ha ovviamente conseguenze sulle proprietà del composto e può essere almeno in parte previsto conoscendo il tipo di legame e applicando le regole di Pauling.

Caratterizzazione in base al tipo di legame

In base ai tipi di legami presenti, i composti si dividono in:

• Isodesmici; in cui sono presenti solo legami dello stesso tipo.
• Eterodesmici; in cui sono presenti legami di tipo diverso.

Maggiore è il numero di tipi di legami presenti, più complicata è la struttura. I composti isodesmici a solo legame ionico si dividono, in base alla forza di legame definita dalla seconda regola di Pauling, in:

• Isodesmici p.d.; tutti i legami presenti hanno forza uguale indipendentemente dal catione coordinante e dalla forma dei poliedri di coordinazione presenti; il composto si comporta come un’unica grande impalcatura di forze omogenee distribuite in modo tridimensionale.
• Anisodesmici; i legami di alcuni poliedri, il cui catione coordinante ha una carica elevata, sono molto più forti di quelli presenti in altri poliedri che sono centrati da cationi di carica minore, quindi si identificano dei “gruppi” che, essendo solidamente connessi, si comportano in modo rigido rispetto al resto della struttura. Ciò avviene in modo maggiore se alla maggior forza del loro legame ionico si associa una notevole componente di covalenza.
• Mesodesmici; il legame tra il catione al centro e l’anione al vertice di un poliedro ha una forza pari esattamente alla metà della forza complessiva di legame dell’anione. L’anione non ha nessuna preferenza in particolare a legarsi con cationi diversi dal primo, anzi tende a mettersi in comune con un altro poliedro identico al precedente in modo da formare un “gruppo esteso” e poi una catena, uno strato o un reticolo tridimensionale. Questo è il principio della polimerizzazione che è tanto più spinta quanto maggiore è la componente covalente presente nel legame.

Il tipo di legame presente in un composto non risulta sufficiente ad evidenziare tutte le caratteristiche. Una migliore precisazione si ottiene quando si considera anche il modo in cui le forze di legame sono distribuite. Sulla base della distribuzione delle forze si riconoscono cinque tipi di strutture:

1. Strutture coordinate; caratterizzate da distanze identiche fra gli atomi che le costituiscono, ciò è possibile solo quando la forza del legame che li unisce è identica (componenti isodesmici).
2. Strutture a isole; caratterizzate da distanze di legame diverse e dalla presenza di “gruppi” o “isole” di atomi formanti poliedri in cui il legame è più solido di quello esistente fra gli atomi restanti. Le distanze interatomiche nei gruppi sono, di solito, minori di quelle che esistono fra i gruppi (composti anisodesmici).
3. Strutture a catena; caratterizzate da gruppi unidimensionali indefiniti formati da poliedri legati tra loro secondo un’unica direzione sia tramite vertici che spigoli (composti mesodesmici). La distanza interatomica lungo la catena è minore delle distanze interatomiche al di fuori di essa mentre la forza di legame è maggiore.
4. Strutture a strati; le distanze interatomiche entro un piano di atomi o di poliedri sono minori di quelle trasversali a questo piano, di conseguenza la forza che lega gli atomi contenuti su uno stesso piano è maggiore di quella che li unisce agli atomi dei piani vicini.
5. Strutture a impalcatura; caratterizzate da una solida connessione tridimensionale dei poliedri che le costituiscono, essi risultano legati per tutti i vertici però in modo tale da lasciare tra loro ampi vuoti in cui possono trovare posto altri cationi che sono al centro di poliedri legati più debolmente.

A questi cinque tipi strutturali possono essere riferiti tutti i minerali noti ed in particolare i silicati, che sono autentici polimeri naturali, grazie al carattere mesodesmico del legame tra silicio e ossigeno.

La classificazione dei minerali

In mineralogia non esistono inquadramenti classificativi dei minerali precisi e dettagliati. In linea di principio i minerali potrebbero essere classificati riunendo i minerali dello stesso catione o dello stesso anione in classi. Il primo sistema è utile per fini economici perché permette l’estrazione di uno stesso metallo dalla stessa classe di minerali, mentre il secondo sistema è utile per individuare classi di minerali che presentano la stessa struttura. La suddivisione all’interno di una stessa classe può essere fatta riunendo i minerali con s