I minerali: natura, proprietà fisiche e chimiche, scala di Mohs

I minerali: composizione e proprietà

I minerali sono corpi perlopiù solidi che si formano mediante processi geologici; sono caratterizzati da una composizione uniforme e da proprietà costanti in ogni loro parte.

Tipologie di minerali

MINERALI

• ELEMENTI

  per esempio, l'oro (Au) e il mercurio (Hg)

• COMPOSTI

  come la calcite (carbonato di calcio, CaCO3) e il quarzo (diossido di silicio, SiO2)

• MISCELE ISOMORFE

  per esempio, le olivine (Mg, Fe)2SiO4

Ogni minerale possiede specifiche proprietà fisiche e chimiche che permettono di riconoscerlo. Tali proprietà dipendono dalle particelle che lo costituiscono e dai legami chimici presenti tra di esse.

Minerali formati da elementi puri

I minerali formati da elementi puri sono costituiti da atomi tutti uguali. Comprendono metalli come l'oro, l'argento e il rame o non metalli come lo zolfo.

Il carbonio: diamante e grafite

Il carbonio si può presentare in 2 forme con aspetto e proprietà diverse a seconda del modo in cui gli atomi si legano fra loro: Il diamante e la grafite.

Il mercurio

Il mercurio è l'unico minerale liquido a temperatura ambiente.

I composti

I composti sono formati da elementi diversi combinati proporzioni definite. La calcite, per esempio è un minerale formato da carbonato di calcio (CaCO3)

La struttura dei minerali

A seconda delle condizioni (temperatura e pressione) in cui si forma, la medesima sostanza (composto) può dare origine a cristalli con morfologia e struttura interne diverse (polimorfismo).

• Calcite

  CaCO3

• Aragonite

  CaCO3

Nel caso di elementi ci si riferisce allo stesso fenomeno con il termine allotropia.

• Grafite

  C

• Diamante

  C

Il quarzo formato da diossido di silicio (SiO2).

Cristalli e reticolo cristallino

Quasi tutti i minerali si presentano come solidi cristallini: un cristallo è un corpo solido che presenta una forma esterna poliedrica e una struttura interna ordinata, in cui gli atomi sono disposti a formare un reticolo cristallino. Le unità minime del cristallo sono dette celle elementari.

SALGEMMA NaCl

RETICOLO CRISTALLINO di NaCI

+ Na

1 7

crAbito cubico

Abito ottaedrico

Abito tetraedrico

Abito prismatico

MINERALI

La forma del reticolo cristallino determina la forma del minerale.

• Pirite
• Quarzo
• Fluorite

Salgemma (NaCl)

Minerali allo stato vetroso

Alcuni minerali si presentano allo stato vetroso: un vetro è un corpo solido amorfo, cioè privo di una forma esterna geometrica e specifica a causa della sua struttura interna disordinata.

• Solido cristallino

  Disposizione ordinata e periodica delle particelle

• amorfo

  La disposizione delle particelle è regolare a corto raggio, ma è caotica a lungo raggio

L'opale è formato da sferette vetrose che non si dispongono a formare una struttura cristallina

Proprietà specifiche dei minerali

I minerali hanno delle proprietà specifiche. Proprietà difficilmente rintracciabili se ci si basa solo su ciò che vediamo con i nostri occhi. Per distinguere i diversi minerali occorre esaminarne:

• la densità;
• la durezza;
• la sfaldatura;
• Il colore;
• la lucentezza;
• la trasparenza;
• la malleabilità;
• Le proprietà organolettiche.

Densità dei minerali

densità d = m V dipende : composizione chimica (legami)

Durezza dei minerali

durezza è la proprietà di resistere all'abrasione o alla scalfittura dipende :

• dalla forza dei legami reticolari
• si misura con la scala di Mohs

Durezza = resistenza che un minerale oppone ad essere scalfito.

La scala di durezza di Mohs

1. Talco
2. Gesso

   scal dall'unghia = tener/

3. Calcite
4. Fluorite
5. Apatite
6. Ortoclasio

   scolfibili da una punta d'acciaio = semiduri

7. Quarzo
8. Topazio
9. Corindone
10. Diamante

    non scalfibili da una punta d'acciaio = duri

Il talco è il minerale più tenero

Il diamante è il minerale più duro

Sfaldatura dei minerali

sfaldatura fluorite salgemma è la tendenza di un minerale a rompersi, per urto, secondo superfici piane, parallele ad una o a più facce dell'abito cristallino

Colore dei minerali

Colore Dipende principalmente dalla composizione chimica ma anche da impurità presenti all'interno del reticolo cristallino.

• Ametista
• Celestina
• Zolfo

Lucentezza dei minerali

LA LUCENTEZZA

• Riguarda il comportamento dei minerali quando vengono colpiti dalla luce.
• Si definisce metallica per i minerali metallici che assorbono la luce oppure può essere adamantina (diamante), vitrea (tipica del quarzo)

lucentezza dipende: da come la superficie di un minerale risponde alla luce

• metallica

  non si lasciano attraversare dalla luce (opache)

  • pirite
  • oro
• non metallica

  si lasciano attraversare dalla luce (trasparenti)

  • labradorite
  • tormalina
  • berillo
  • quar zo
  • diamante

Proprietà tecnologiche: malleabilità

PROPRIETA': TECNOLOGICHE

MALLEABILITA' È l'attitudine di un materiale ad essere: Ridotto in lamiere (o lamine) a caldo o a freddo. Il metallo più malleabile è l'oro

Proprietà organolettiche

Per il riconoscimento dei minerali sono utili anche le proprietà organolettiche, rilevabili con i nostri organi di senso. Il tatto fa apprezzare l'untuosità, caratteristica del talco o della grafite Molti minerali hanno un sapore salato come il salgemma.