I minerali

Riccardo Cino 3D

Cosa sono?I minerali sono i costituenti di base di tutti i tipi di rocce, siano esse magmatiche, sedimentarie o metamorfiche.

In alcuni casi i minerali raggiungono dimensioni notevoli e formano grandi cristalli dalle forme geometriche regolari.

I minerali che formano la crosta terrestre sono più di 3000 e ognuno di essi ha una precisa composizione chimica che lo differenzia dagli altri.

Vari tipi di minerali

Alcuni minerali sono elementi come lo zolfo (S), l’oro (Au)ll’argento (Ag) e il carbonio (C). Questi elementi chimici si possono infatti trovare in natura anche allo stato puro o, come si dice, allo stato nativo, non combinati cioè con altri elementi.

Nella maggior parte dei casi, i minerali sono dei composti costituiti da due o più tipi di elementi.

Silicati e non silicatiI minerali si distinguono a seconda della loro composizione chimica.

Silicati: sono formati principalmente da silicio e ossigeno.Sono silicati:- il quarzo; - il feldspato comune o ortoclasio; -la mica.

Non silicati: sono i carbonati.

Sono non silicati: -i carbonati, come la calcite e la dolomite;- gli ossidi, come la magnetite e l’ematite; -i solfuri, come la pirite (solfuro di ferro).

La struttura cristallinaL’insieme degli atomi disposti in modo ordinato è chiamato reticolo cristallino.Nella salgemma (cloruro di sodio=NaCl) ogni atomo di sodio è circondato da 6 atomi di cloro e viceversa. Ne risulta un’unità di base cubica.Nel sodio gli atomi non sono elettricamente neutri, ma essendo ioni possiedono una carica elettrica: gli ioni di sodio sono positivi(Na+) e quelli del cloro (Cl–) negativi.Tra gli ioni sodio e gli ioni cloro si esercitano forze di attrazione, alle quali è dovuto il legame chimico.

La sfaldaturaLa caratteristica dei minerali di rompersi secondo piani ben determinati è chiamata sfaldatura. Poiché ci sono punti del minerale dove i legami sono più deboli.Non tutti i minerali si sfaldano. Un cristallo di quarzo per esempio si rompe in modo irregolare, poiché nella sua struttura non esistono piani di minor resistenza. Ciò a causa del particolare reticolo cristallino. Il quarzo è un silicato e, come tutti i silicati, ha un reticolo cristallino formato da unità di base tetraedriche.

Come riconoscere i mineraliOltre alla forma cristallina, i caratteri più utili per il riconoscimento dei minerali sono la durezza(capacità di resistere alla scalfitura), la densità, la solubilità, il colore e i caratteri chimici.Nel test dell‘HCl la calcite del marmo reagisce con esso liberando CO2.Nella scala di Mohs (serve per calcolare la durezza) ogni minerale scalfisce quello che lo precede ed è scalfito da quello che lo segue.

Le rocce

Cosa sonoPer rocce si intendono gli aggregati naturali di minerali. Tuttavia, al contrario di questi ultimi, le rocce non possono essere espresse o definite mediante formule in quanto non presentano una composizione chimica definita.Le rocce sono principalmente eterogenee, quindi costituite da più minerali.

Vari tipi di rocce

Le rocce vengono classificate in tre gruppi principali:

- le rocce magmatiche che provengono dal raffreddamento e dalla solidificazione di rocce fuse cioè di magmi;

- le rocce sedimentarie che provengono dall’accumulo, dal consolidamento e dalla compattazione di materiali di origine diversa, come frammenti di altre rocce o resti di organismi;

- le rocce metamorfiche che derivano da una trasformazione di rocce preesistenti sottoposte a elevate temperature e pressioni.

I pigmenti

Cosa sonoUn pigmento è una sostanza utilizzata per modificare il colore di un materiale. Ciò che distingue un pigmento da un colorante è l'incapacità dei pigmenti di sciogliersi sia nei comuni solventi (come l'acqua) sia nella superficie da colorare, per cui nel caso dei pigmenti si parla di "dispersione".

Caratteristiche La classificazione dei pigmenti si basa sulla loro natura ed origine, per cui i pigmenti possono essere suddivisi principalmente in: inorganici e organici; naturali e sintetici.Le caratteristiche principali di un pigmento sono:insolubilità nel solvente o nel veicolo in cui è disperso;stabilità fisica (ad esempio resistenza alla luce o al calore);inerzia chimica nei confronti delle sostanze con cui sono mescolati (ad esempio leganti, additivi o altri pigmenti).

Pigmenti in naturaIn natura i pigmenti inorganici si trovano in rocce e minerali. In biologia, il pigmento è ogni materiale colorato presente nelle cellule vegetali e animali. Molte strutture biologiche, come pelle, pelo, occhi e capelli contengono pigmenti, come la melanina, presenti in cellule specializzate dette cromatofori.Nei vegetali, i pigmenti sono contenuti nei plastidi, specificatamente nei cloroplasti, e sono rappresentati da clorofille (verde), carotenoidi e flavonoidi (giallo-arancione), tannini, presenti nella corteccia, e pigmenti florali, tra cui gli antociani.

Principio fisicoUna qualunque sostanza ci appare colorata solo in presenza di luce perché è formata da molecole in grado di assorbire selettivamente la luce incidente a ben determinate fasce di lunghezza d'onda, riflettendo il resto. Nel caso del bianco tutte le lunghezze d'onda vengono riflesse, mentre nel nero tutte le lunghezze d'onda vengono assorbite.Un fotone che colpisce una molecola del pigmento, eccita un elettrone facendolo passare da uno stato fondamentale ad uno stato eccitato su di un orbitale più esterno. Solo i fotoni di una ben determinata energia sono in grado di farlo e sono quelli corrispondenti alle lunghezze d'onda assorbite. La luce riflessa sarà priva di queste lunghezze d'onda e ci apparirà colorata. L'energia assorbita dall'elettrone viene normalmente restituita a lunghezze d'onda che cadono all'esterno della fascia visibile (ad esempio nell'infrarosso) e quindi non sarà percepibile dal nostro occhio.

Carbonatazione La carbonatazione è un processo chimico, per cui una sostanza, in presenza di anidride carbonica, dà luogo alla formazione di carbonati.

Tale fenomeno è frequente nei materiali edili come i leganti dove l'idrossido di calcio, naturalmente presente in essi, reagisce con l'anidride carbonica con conseguente formazione di carbonato di calcio

Ca(OH)2 +CO2 → CaCO3 +H2O