I minerali – Parte 1

INTRODUZIONE

Conoscere la Terra significa prima di tutto conoscere i materiali che ne costituiscono la parte solida, cioè le rocce. Esse sono costituite da minerali, i quali sono le sostanze chimiche base della Terra solida. Rocce e minerali sono i documenti fondamentali della geologia. Si conoscono più di quattromila minerali e in questi sono contenuti tutti gli elementi chimici che compongono la Terra.

ELEMENTI E COMPOSTI NATURALI

Un elemento è una sostanza che non si può dividere in tipi più semplici di materia con normali reazioni chimiche. Gli elementi che normalmente si trovano nella crosta terrestre sono combinati chimicamente e sono di rado sono presenti in forma non combinata. Quando ciò accade si ha un elemento nativo, come ad esempio oro, argento e carbonio. Due o più elementi combinati chimicamente formano un composto. In un dato composto le proporzioni dei vari elementi sono sempre ben definite.

I MINERALI

Un minerale è un corpo solido che si trova allo stato naturale: può essere costituito da un solo elemento o da un composto chimico. Le condizioni perchè una sostanza possa essere considerata minerale sono:

  1. Allo stato naturale deve essersi formata attraverso un processo prevalentemente inorganico.
  2. La sua composizione si deve poter esprimere con una formula chimica.
  3. Le specie chimiche che la costituiscono devono essere disposte spazialmente in modo geometricamente ordinato e ben definito (deve essere un solido cristallino).
  4. Essa deve essere caratterizzata da specifiche proprietà fisiche, che entro certi limiti devono avere un valore costante.

LA STRUTTURA CRISTALLINA DEI MINERALI

Ogni minerale ha una particolare forma geometrica definita abito cristallino. Alla forma esterna corrisponde una precisa disposizione spaziale interna delle specie atomiche e molecolari. Questa disposizione interna è detta struttura del reticolo cristallino.

La forma esterna però dipende in gran parte dalle condizioni in cui i minerali si formano e dalla possibilità che hanno di espandersi nello spazio circostante. Ma anche se la struttura esterna può essere assai variabile, la struttura interna è la stessa per tutti gli esemplari di una data specie minerale. Le disposizioni degli ioni nella struttura cristallina sono definite e non intercambiabili. La più piccola unità tridimensionale che conserva sia la composizione chimica, sia la struttura cristallina di quel minerale è detta cella elementare.

I vertici delle celle elementari sono detti nodi del reticolo cristallino, in base al tipo di particelle che occupano i nodi del reticolo cristallino e delle forze che intercorrono tra essi, i cristalli si possono classificare in vari modi:

  • Cristalli ionici: sono costituiti da cationi e anioni che si alternano nel reticolo; la maggior parte dei minerali sono tenuti assieme da forze elettrostatiche.
  • Cristalli covalenti: cristalli formati da atomi collegati covalentemente fra loro a formare una rete che si estende in tutte le direzioni del cristallo.
  • Cristalli metallici: costituiti da cationi, che occupano le varie posizioni del reticolo, circondati da elettroni di valenza in movimento in tutto il solido.
  • Cristalli molecolari: costituiti da atomi o molecole neutre tenute insieme da forze deboli.

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