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Introduzione I minerali sono sostanze naturali solide, caratterizzate da una composizione chimica definita, con gli atomi disposti in una struttura geometrica chiamata reticolo cristallino. Dalla struttura cristallina e dalla composizione chimica dipendono alcune proprietà fisiche dei minerali. Esistono oltre 2000 tipi di minerali diversi e talvolta uno stesso tipo si presenta in molte varietà,ma quelli più comuni nelle rocce della crosta terrestre sono solo una ventina. Le rocce contengono in varia misura questi minerali; la loro composizione dipende essenzialmente dal modo in cui si sono formate.

I silicati Questa condizione può essere raggiunta in due modi: Un tetraedro si può legare a ioni positivi metallici, come il sodio, il potassio, il calcio, il magnesio, il ferro e l’alluminio; -i tetraedri possono anche legarsi tra loro unendosi per i vertici: alcuni degli atomi di ossigeno dividono la carica con due atomi di silicio; si possono originare così catene di tetraedri, singole o doppie, secondo un processo detto polimerizzazione. Il diverso modo di legarsi tra loro dei tetraedri consente di suddividere i silicati in quattro gruppi: Il reticolo cristallino dei silicati ha forma di tetraedro. Il tetraedro, detto gruppo silicatico è dotato di quattro cariche negative che, per poter dare un composto elettricamente neutro, devono essere compensate da 4 cariche positive . Nesosilicati e inosilicati Fillosilicati e tettosilicati

Nesosilicati e inosilicati Gli inosilicati sono silicati in cui i tetraedri si uniscono per formare catene singole o doppie (rarissime sono le catene triple). I nesosilicati sono silicati la cui struttura cristallina è definibile come una combinazione di tetraedri isolati. Poiché ogni catione coordina quattro atomi di ossigeno e le sostituzioni isomorfogene del silicio con l'alluminio sono piuttosto limitate. I vari tetraedri sono legati tra di loro attraverso i legami ionici tra i cationi interstiziali presenti nella struttura, dalla cui dimensione e carica dipende la struttura del silicato stesso. L'impacchettamento atomico generalmente denso determina pesi specifici e durezze relativamente elevate. L'abito cristallino tende ad essere regolare, senza direzioni pronunciate di sfaldatura. Nei nesosilicati rientrano importanti minerali come il gruppo dell'olivina, il gruppo dei granati e la cianite.

Tettosilicati e fillosilicati I fillosilicati sono silicati caratterizzati da una struttura a strati a simmetria tetraedrica. I membri di questa famiglia, generalmente, possiedono un aspetto lamellare o scaglioso, con sfaldature ben definite. Generalmente sono teneri, con basso peso specifico e le lamelle di sfaldatura possono essere flessibili o elastiche. La maggior parte dei fillosilicati contengono ossidrili posizionati all'interno degli anelli esagonali di tetraedri. Esempi di fillosilicati sono muscovite e biotite. Gli strati tetraedrici vengono sovrapposti alternati a strati ottaedrici. A seconda della struttura, i fillosilicati sono suddivisi in due gruppi principali: triottaedrici e diottaedrici. I tettosilicati sono silicati caratterizzati da una struttura di tetraedri uniti in gruppi di quattro ove due tetraedri sono orientati verso il basso e due verso l'alto, formando la caratteristica struttura definita a doppio collo d'oca. I tettosilicati costituiscono circa il 64% della crosta terrestre. Alcuni tettosilicati importanti sono le zeoliti e i feldspati, e secondo alcuni anche il quarzo.

ossidi Gli ossidi sono dati dal legame tra un metallo o un non-metallo con l'ossigeno. Quando si lega con un metallo si ha un ossido acido. Invece, quando si lega con un non-metallo, si ha un ossido basico. Esistono tre tipi di ossidi: ossidi ionici, ossidi molecolari e ossidi macromolecolari. Gli ossidi ionici si formano dalla reazione diretta tra un atomo di ossigeno e uno di un metallo del primo gruppo. Hanno le seguenti caratteristiche: 1)hanno una struttura cristallina; 2)Il legame tra gli atomi è ionico; 3)A temperatura ambiente sono solidi. Se vengono a contatto con acqua formano gli idrossidi corrispondenti al metallo legato all'ossigeno. Il gruppo degli ossidi ha una notevole importanza dal punto di vista economico, perché comprende i minerali da cui si ricava la maggior parte dei metalli usati dalle industrie.

L'ossigeno forma ossidi molecolari, cioè formati da molecole singole, quando si lega ad uno dei seguenti elementi: Ossidi macromolecolari Tutti gli elementi che legandosi all'ossigeno non formano ossidi ionici o molecolari, formano con l'ossigeno ossidi macromolecolari. Gli atomi di questi ossidi si legano con estrema continuità; danno luogo a strutture (Cristalline) tridimensionali, a catene o a strati. Le caratteristiche degli ossidi macromolecolari sono: 1)Punto di fusione molto alto; 2)Forte reattività in acqua contenente ioni idrogeno o ossidrili; 3)Solubilità quasi nulla in acqua pura. Le caratteristiche variano in base al legame tra l'elemento e l'ossigeno, che può essere ionico o covalente.

carbonio Il carbonio è uno degli elementi chimici principali che costituiscono piante e animali , ma anche sostanze chimiche ottenute dall’uomo (materiali plastici, tessuti..). È presente come costituente di molecole complesse (formate da molti atomi di diversi elementi chimici), oppure in forma pura (cioè costituito da soli atomi di carbonio) come diamante oppure grafite. Il carbonio puro trova molte applicazioni in diversi campi. I diamanti sono pietre preziose e vengono usati per la fabbricazione di strumenti che richiedono durezza e resistenza all'uso. La grafite viene usata in molti casi, come nelle pile. Il carbone di legna (carbone attivo ha la proprietà di assorbire sulla sua superficie grandi quantità di gas; perciò è utilizzato negli impianti di depurazione delle acque, nelle maschere antigas e per eliminare le sostanze coloranti dalle soluzioni. Ferro e carbonio, mescolati insieme formano una lega , come per esempio l'acciaio. diamante grafite

diamante Il diamante è una delle tante forme allotropiche in cui può presentarsi il carbonio; in particolare, il diamante è costituito da un reticolo cristallino di atomi di carbonio disposti secondo una struttura tetraedrica. Il diamante ha origine nel mantello, successivamente i cristalli vengono portati alla superficie da condotti vulcanici mediante eruzione. I diamanti adatti per uso industriale sono quelli non idonei ad essere utilizzati come gemme oppure quelli prodotti sinteticamente, il cui costo ridotto li rende economicamente convenienti per questo uso. In campo scientifico questi cristalli sono usati nelle presse in diamante ed in molti strumenti ottici o di elettronica; l'estrema durezza unita alla trasparenza, permette l'osservazione e lo studio delle modificazioni della materia

grafite La grafite è un minerale; conduttore elettrico, ha la più alta temperatura di fusione. Si trova sottoforma di masse fogliacee o laminette sparse di colore nero opaco, talora a contorni esagonali e con fitte striature. viene utilizzata per produrre matite, coloranti e elettrodi.

solfuri Contengono zolfo. Nei solfuri lo zolfo si lega a elementi metallici. La pirite è un solfuro molto comune. Si presenta in cristalli cubici, ottaedrici oppure formate da 12 facce pentagonali. Talvolta le facce dei cristalli cubici mostrano delle striature caratteristiche parallele a una coppia di lati e perpendicolari alle striature delle facce adiacenti. Queste striature sono tipiche della pirite e consentono di identificarla con chiarezza.

Solfati Nei solfati lo zolfo è presente sotto forma di ione fosfato. I solfati comprendono circa 300 tipi di minerali. I più comuni sono il gesso, la barite e la celestina . Spesso i cristalli di gesso si presentano geminati, cioè associati secondo regole precise. La geminazione è uno dei caratteri che permettono di riconoscere il gesso. Anche i minerali comunemente chiamati “rose del deserto” sono formate da gesso : si tratta, infatti, di minuti cristalli di gesso a forma di lente, deposti dall’ acqua che risale in superficie nel deserto dopo aver attraversato strati di minerale presenti in profondità.

Metalli nativi I metalli nativi consistono in masse pure di un singolo minerale, facilmente utilizzabile. L’ oro, in forma granulare o di pepita, un diamante, un pezzetto di grafite sono esempi di elementi che in natura si trovano allo stato nativo, cioè sono puri, non combinati con altri. Spesso gli elementi nativi non si presentano in cristalli ma hanno la forma di ammassi granulari.

oro L'oro è un metallo di colore giallo, ma che può assumere anche una colorazione diversa a seconda delle sue leghe(rossa, violetta, nera,verde). È il metallo noto più duttile e malleabile. L'oro è anche un ottimo conduttore di elettricità, inferiore solo al rame e all'argento, e non viene intaccato né dall'aria né dalla maggior parte dei reagenti chimici. Da sempre la sua elevata inerzia chimica ne ha fatto un materiale ideale per il conio di monete e per la produzione di ornamenti e gioielli. Si trova allo stato nativo, spesso accompagnato da una frazione di argento. Al crescere del tenore di argento, il colore del metallo diviene più bianco e la sua densità diminuisce. L'oro si lega con molti altri metalli(rame, ferro, alluminio, platino). L'oro è noto e molto apprezzato dagli uomini fin dalla preistoria. Molto probabilmente è stato il primo metallo mai usato dall'uomo (anche prima del rame), per la manifattura di ornamenti, gioielli e rituali.

L'oro puro è troppo tenero per poter essere lavorato normalmente; viene indurito legandolo ad altri metalli (in genere rame e argento). L'oro e le sue leghe sono usati in gioielleria, nel coniare monete e sono uno standard di cambio valutario per molte nazioni. Per via della sua resistenza alla corrosione ed alle sue notevoli proprietà elettriche, ha trovato sempre più spazio anche in applicazioni industriali. Sono in corso studi sull'utilizzo dell'oro come catalizzatore; infatti l'oro mostra una grande attività catalitica quando si trova in forma di nanoparticelle disperse su adeguati supporti Come gli altri metalli preziosi, l'oro viene quotato al grammo. Quando è in lega con altri metalli, la sua purezza è misurata in carati, con una scala che fissa a 24 carati l'oro puro. L'oro utilizzato in gioielleria può avere una purezza massima di 18k, in quanto un quantitativo maggiore ne renderebbe impossibile la lavorazione. Per questo motivo il valore dell'oggetto dovrà essere stimato tenendo conto del metallo con cui l'oro è legato Per via della sua inerzia chimica relativamente elevata, l'oro si trova principalmente allo stato nativo o legato ad altri metalli. Spesso si presenta in forma di granelli e pagliuzze, tuttavia a volte si trovano anche agglomerati piuttosto grossi, detti pepite. I granelli appaiono inclusi in minerali o sulle superfici di separazione tra cristalli di minerali. L'oro si trova associato al quarzo, spesso in filoni, e ai solfuri minerali. L'oro è distribuito ampiamente in tutta la crosta terrestre.

Carbonati I carbonati sono composti da uno o più ioni positivi combinati con uno ionio carbonato. I minerali più comuni di questa classe sono la calcite e la dolomite, che sono i componenti essenziali delle rocce sedimentarie carbonatiche(calcari e dolomite). La calcite si forma sia per evaporazione di soluzioni ricche di carbonato di calcio sia per estrazione dalle acque marine o continentali ad opera di organismi, che utilizzano il carbonato di calcio per “costruire”i propri gusci,conchiglie o scheletri.

Mercurio Il mercurio e' l'unico metallo comune che e' liquido a temperature ordinaria. Esso e' qualche volta chiamato argento rapido. È un metallo liquido pesante e bianco-argenteo. È un conduttore di calore piuttosto povero se confrontato con altri metalli ma è un buon conduttore di elettricità. Si unisce facilmente in leghe con molti metalli, come oro, argento e stagno. Queste leghe sono denominate amalgami. Il metallo mercurio ha molti usi. Grazie alla sua elevata densità è usato in barometri , manometri e termometri. Il mercurio si trova libero in natura, ma limitatamente e si trova principalmente in miniere in Spagna, Italia, Russia, Slovenia e Cina.

alogenuri Questi minerali sono costituiti dalla combinazione di uno o più elementi con il cloro ,il fluoro ,lo iodio e il bromo, elementi che nel loro complesso sono chiamati alogeni. La fluorite cristallizza in forme cubiche e ottaedriche . La fluorite pura è trasparente, ma può assumere anche altre colorazioni ; può essere per esempio, viola , verde , gialla ,azzurra ,a seconda delle impurezze (cioè elementi diversi da calcio e fluoro) che contiene nei suoi reticoli cristallini . I suoi cristalli si sfaldano lungo le facce di un ottaedro : è questa la proprietà che consente di identificare il minerale . La fluorite si trova in filoni, associata al quarzo e a solfuri, oppure con topazio e apatite o anche in rocce sedimentarie formate in laghi ricchi di soluzioni acquose calde di origine vulcanica. Anche il salgemma è un alogenuro; si forma per evaporazione di acque marine o lacustri salate e ha una grande importanza nell’ industria chimica.

BORATI I borati sono un piccolo gruppo di minerali molto importanti dal punto di vista delle applicazioni pratiche. Alcuni di essi, come il borace, si formano per precipitazione chimica lungo le rive dei laghi salati, ad esempio nell’ Asia centrale (in Tibet e in Kashmir) e negli Stati Uniti d’America occidentali( Boron, in California). Si trova in cristalli a forma di prisma, bianchi, giallastri o bluastri. Dai borati(ad esempio dal borace) si ricava il boro, un elemento usato nell’ industria chimica, in quella farmaceutica e in quella dei cosmetici. Nel passato grandi quantità di borati provenivano dalla zona di Lardarello, in Toscana, dove nel sottosuolo fuoriescono ancora dei soffioni( getti di vapore causati da rocce calde in profondità) boriferi.

Fosfati Questi minerali contengono uno ione fosfato( dato dalla combinazione di fosforo e ossigeno), legato a uno o a più elementi metallici. Gli atomi di fosforo e di ossigeno sono legati a formare strutture tetraedriche : al loro centro si trova il fosforo, mentre i vertici sono occupati dagli atomi di ossigeno. Questi minerali si formano in vari ambienti.

Apatite Turchese L’apatite, che è un fosfato di calcio, si trova in rocce eruttive, in grandi cristalli all’interno di filoni, assieme ad altri minerali. Si trova anche in rocce sedimentari marine di origine chimica. Il colore dell’apatite è molto variabile ( incolore, bianca, verde, viola) ma la polvere che se ne ricava è sempre bianca. Nell’industria viene utilizzata per produrre alcuni tipi di fertilizzanti Anche il turchese è un fosfato, contenente rame e alluminio e si presenta come cristalli microscopici aggregati in masse e noduli di colore azzurro tipico. Si forma per alterazione, in clima arido, di rocce ricche in alluminio contenenti apatite e solfuri di rame e ferro. I turchesi sono usati come pietre ornamentali di grande pregio, tutti di uno splendido colore azzurro cielo.

Fonti: Wikipedia Immagini da internet