Cos’è la Mineralogia?

La Mineralogia è la scienza (logos) che studia i minerali (miniera). I Minerali sono composti chimici con formula ben definita, sono solidi a temperatura ambiente, solitamente inorganici e hanno struttura cristallina.
Si conoscono 2000 minerali, ma solo 30 compongono la crosta terrestre.
La Terra reagendo con la biosfera continua ancor oggi a formare nuovi minerali.
I minerali più presenti sono i silicati, poi molto, molto dopo troviamo i carbonati, i solfati, i sali, gli ossidi, gli idrossidi e i solfuri.

Come si distingue un minerale

Un Minerale si distingue per la struttura cristallina, la durezza (farsi penetrare), la lucentezza (rifrazione della luce), la diafanità (opacità), il colore, lo striscio (polvere lasciata dallo sfregamento), la tenacità (resistenza alla frattura), sfaldatura (divisione a strati), frattura, fissilità (simile a sfaldatura), magnetismo, odore o gusto, radioattività e reazione agli acidi.

La Durezza dei minerali

La Durezza cresce dal più morbido al più duro su una scala di 10: 1 fillosilicati come il talco, 2 solfati di calcio come il gesso, 3 i carbonati di calcio come la calcite, 4 la fluorite, 5 l’apatite, 6 i tettosilicati come il feldspato e 8 come il quarzo, 9 gli ossidi come il coridone,10 il diamante.

La Sfaldabilità dei minerali

Il minerale si sfalda cioè si sfoglia.
La Sfaldabilità è tipica dei fillosilicati come le miche oppure della grafite, dove le strutture fogliari sovrapposte sono poco coese fra loro e si sfaldano facilmente.

La Fratturabilità dei minerali

Il minerale si frattura cioè si spacca.
La Fratturabilità è tipica dei tettosilicati come il quarzo, il quarzo non si sfoglia ma si spacca.

La Malleabilità dei minerali

La Malleabilità è la possibilità di ridurre in lamine sottili il minerale, ad esempio i metalli allo stato elementare sono la Malleabili.

La Elasticità dei minerali

L’Elasticità è la capacità una lamina piegata di ritornare nel suo stato precedente.
Esempio una lamina di mica è elastica, si piega ma poi ritorna come prima.

La Flessibilità dei minerali

La Flessibilità è la capacità un minerale piegato di rimanere deformato, come il gesso.

Il colore, la lucentezza, la trasparenza dei minerali

Altre Caratteristiche dei minerali sono il colore, la lucentezza, la trasparenza, l’indice di rifrazione, la luminescenza, la conducibilità termica, il magnetismo, …

Il Colore dei minerali

Il colore dipende sia dall’elemento dominante oppure da piccolissime impurità in esso contenute, come ad esempio nel quarzo.
Il quarzo purissimo senza inclusioni è trasparente come il vetro, è il quarzo ialino detto anche cristallo di rocca. Ma se aggiungi piccole quantità di un altro elemento cambia aspetto.
Il quarzo citrino è colore giallo tenue, perché contiene piccolissime quantità di ferro.
Il diaspro è un quarzo rosso mattone, perché contiene ferro.
La corniola è un quarzo rosso arancione, perché contiene ossido di ferro.
L’eliotropio è un quarzo verde scuro con macchioline rosse.
Il crisoprasio è un quarzo verde chiaro che contiene piccole quantità di nichel.

La Lucentezza dei minerali

La lucentezza dei minerali è la capacità di riflettere la luce.
La lucentezza dipende dall’indice di rifrazione.

L’indice di rifrazione

L’indice di rifrazione misura la difficoltà della luce di attraversare un minerale o di una sostanza.
Ad esempio l’aria ha indice di rifrazione uguale a 1, il ghiaccio 1.3, l’olio d’oliva 1.47, il sale NaCl 1.5, il vetro 1.7, il diamante 2.4, il quarzo 3.
I diversi minerali o sostanze si comportano come un prisma nella dispersione ottica.

La dispersione ottica

La dispersione ottica è il fenomeno che si osserva quando un raggio di luce colpisce un prisma.

La luce bianca entra nel prisma e ne esce coi colori dell’arcobaleno ben distinti.
Perché la luce “bianca” è composta da più onde elettromagnetiche con lunghezze d’onda differenti.
Ad ogni lunghezza d’onda corrisponde un colore diverso: il violetto 400 nm, il blu 500 nm, il verde 550 nm, il giallo 580 nm, l’arancione 600 nm, il rosso 700 nm.
I minerali più lucidi sono quelli che contengono metalli, vedi tavola periodica.

Perché il metallo è più lucido del non metallo?

Il metallo è più lucido del non metallo per la disposione dei suoi elettroni più esterni.
Gli elettroni più esterni dei metalli sono in continua movimento da un atomo all’altro e questo spiega anche la capacità dei metalli di trasportare il calore e la corrente elettrica.
Quando gli elettroni più esterni dei metalli vengono colpiti da un raggio di sole vengono eccitati.
L’elettrone eccitato però vuole subito ritornare nel suo stato di preeccitamento ed emette un fotone della stessa lunghezza d’onda del raggio di sole che ha all’inizio colpito l’elettrone.
Il fotone emesso dall’elettrone è la luce di ritorno che ci abbaglia quando vediamo un metallo esposto al sole.

La Trasparenza e l’opacità dei minerali

Un minerale è trasparente quando la luce entra nel minerale e ne esce permettendo di vedere cosa c’è dentro.
Un minerale trasparente è il quarzo ialino o cristallo di rocca.
Un minerale è traslucido quando la luce entra ed esce dal minerale, il minerale si illumina, ma non permette di vedere cosa c’è dentro, ad esempio il vetro smerigliato.
Un minerale è opaco quando la luce non riesce ad attraversare il minerale.

La struttura cristallina

La struttura cristallina è un fattore importante nella definizione di un minerale.
Il Cristallo è una struttura solida costituita da atomi, ioni, molecole, aventi una disposizione geometrica regolare, che si ripete indefinitamente nelle tre dimensioni dello spazio.
La ripetizione dei disegni geometrici si chiama simmetria.
I reticoli cristalli sono i 14 reticoli di Bravais.
I cristalli sono macrocristalli se visibili a occhio nudo, microcristalli se visibili solo col microscopio, criptocristalli se non sono visibili neanche col microscopio.

I cristalli contenti silicio

I cristalli contenti silicio si chiamano silicati.
Esistono numerosi tipi di silicati che formano strutture cristalline diverse.
Ad esempio la silice, che ha formula bruta SiO2, si presenta con 15 diversi solidi cristallini fatti esclusivamente da silice.
I silicati sono il gruppo di minerali più presenti nella crosta terrestre.

Gli altri minerali

Il secondo gruppo più numeroso di minerali della crosta terrestre è quello dei carbonati.
I carbonati contengono carbonio e sono d’origine marina.
Abbiamo poi il gruppo dei solfati, cioè composti dello zolfo e i minerali nativi