lezione 18 del mio corso di scienze della terra
in questa lezione parleremo dei minerali quindi ne vedremo la chimica la classificazione e le varie
proprietà che li caratterizzano cominciamo Che cos'è un minerale i minerali sono la forma solida
e cristallina di sostanze naturali e costituiscono la crosta terrestre e il mantello i minerali hanno
una formula chimica e una struttura cristallina ben definita che li caratterizzano sia fisicamente
che chimicamente e vedremo questo in dettaglio durante questa lezione cominciamo a vedere
come sono distribuiti i minerali all'interno del pianeta prendiamo la terra e vediamo come
è suddivisa abbiamo un nucleo interno di ferro solido in nuclei interno è un enorme cristallo di
metallo in particolare ferro e nickel poi abbiamo un nucleo esterno fatto di ferro fuso quindi è
liquido e non abbiamo minerali Perché i minerali Si presentano solo nella fase solida della materia
poi abbiamo un mantello fatto di roccia quindi minerali a loro volta che sono diverse da
quelli della crosta e infine la crosta con i suoi minerali la crosta terrestre è divisa in
due parti una parte meno ricca in silice che costituisce la crosta oceanica e rappresenta il
70% della cosa terrestre e una parte invece più spessa e più leggera molto più ricca in silice che
costituisce la crosta continentale il restante 30% della crosta terrestre in questa lezione parleremo
in particolare dei minerali che compongono la crosta e vediamo quali sono i principali elementi
chimici che la costituiscono vediamo che oltre 75% della crosta terrestre costituita da ossigeno e
silicio Infatti i minerali della crosta terrestre sono silicati ovvero ossidi di silicio si O2
a questi per costituire i vari minerali Si aggregano alluminio Ferro calcio sodio potassio
e magnesio e alte ancora minori Però ovviamente la parte del leone della crosta terrestre è
costituita da si e ossigeno andiamo avanti e vediamo com'è la struttura di un minerale
i minerali hanno una struttura che si ripete all'infinito si chiama cella elementare la
struttura più piccola intorno alla quale si dispongono gli atomi che costituiscono un minerale
questa cella può ripetersi all'infinito e dare un aspetto caratteristico al minerale chiamato
abito cristallino ad esempio questa cella cubica È tipica del sergemma essa Gemma ha un aspetto
cubico quindi su abito cristallino è cubico perché è risultato della ripetizione infinita di tante
microcelle che caratterizzano la disposizione atomica del minerale stesso possiamo distinguere e
classificare i minerali in base a 7 cani famiglie e cristallografiche abbiamo già visto il caso
del sistema cubico Infatti cominciamo dal sistema cubico quello del sagemma n a CL cloruro di sodio
qual è caratteristica di questo abito cristallino che tutti i lati della Cella e tutti gli angoli
sono uguali tra loro in particolare gli angoli rappresentano 90 gradi quindi di fatto un cubo
esistono tre varianti di Cella cubica quella dove gli atomi si dispongono solamente lungo i vertici
del cubo quella dove oltre ai vertici abbiamo le facce centrate e quella ancora invece dove oltre
ai vertici c'è solamente l'atomo centrale al cubo Queste sono tre varianti del sistema cubico poi
abbiamo il sistema diagonale dove tutti gli angoli sono uguali tra loro e uguali a 90 gradi mentre
dei lati solamente due sono uguali tra loro mentre uno è diverso è tipico parallelepipedo anche qui
abbiamo due versioni una con gli atomi solamente vertici e uno con gli atomi al vertici e al centro
qui ne abbiamo un esempio la calciopilite cioè fs2 possiamo notare Come dagli angoli di 90 gradi
di questo Cristallo il suo abito cristallino sia di tipo teatrale poi abbiamo il rombo etrico dove
tutti i lati sono uguali ma tutti gli angoli sono uguali tra loro ma diversi da 90 gradi in questo
caso abbiamo la Dolomite camg co3 preso due volte cosa possiamo dire di questo sistema cristallino
che è come se fosse un cubo Quindi tutti i lati sono uguali però gli angoli anche se sono uguali
tra loro non fanno 90 gradi quindi sono diversi da 90 gradi ed è questo aspetto di un cubo piegato
poi ancora abbiamo il sistema esagonale dove due angoli sono quelle 90 gradi uno uguale a
120 gradi e di tre lati due sono quelli tra loro e uno invece è diverso un esempio tipico il
quarzo E se io 2 Infatti l'aspetto esagonale del cristallo di quarzo tradisce praticamente la sua
struttura interna e ci mostra bene Qual è il suo abito cristallino ancora abbiamo l'orto rombico
dove ci sono ben quattro varianti quella con gli atomi solo ai vertici con la cognato nei vertici
e al centro delle due basi quella con gli atomi e vertici e al centro tutti quante le facce della
figura poi ancora quello con gli angoli vertici e quello con l'atomo al centro della Cella e
al centro delle basi Qual è la caratteristica geometrica di questo sistema ortorombico tutti
i lati sono diversi tra loro e tutti gli angoli invece sono uguali tra loro e uguali a 90 gradi un
esempio è il topazio con questa è la sua formula chimica poi ancora abbiamo il monoclino con
due varianti Questo è un esempio quello con gli atomi sono Inter vertici e quello con gli
atomi ai vertici e al centro delle basi dove le sue caratteristiche tipiche sono quelle di avere
tutti i lati diversi tra loro e tra gli angoli due uguali tra loro e a 90 gradi e uno invece diverso
da 90 gradi un esempio È l'orto classico kl2 S3 o 8 e questa ne è un'immagine e infine abbiamo il
sistema triclino qui c'è una sola variante dove abbiamo gli atomi ai vertici della figura e le
sue caratteristiche geometriche sono avere tutti quanti formaggi diversi tra loro e tutti quanti
gli angoli diversi tra loro e da 90 gradi un esempio è la vite nhl S3 o8 infatti in questa foto
si tradisce abbastanza bene l'abito cristallino triclinico detto questo possiamo andare avanti
e vedere quali sono le caratteristiche fisiche di minerali i minerali infatti hanno delle
proprietà fisiche che li caratterizzano e con le quali è possibile classificarli Ad esempio la
durezza ma anche la sfaldatura la vedo cristallino che abbiamo appena visto con i sistemi che stanno
grafici ed anche il colore e le capacità ottiche Vediamo adesso la durezza la durezza si misura
tramite la scala di mos questo scienziato ha dato il suo nome a questa scala è una scala relativa
che mette in ordine i minerali in base alla loro durezza i più tenero è il talco il più duro è
il diamante Ovviamente questi non sono tutti i minerali esistenti si prende un minerale marcatore
senti sigla e si mette nella sua classificazione tutti quelli che erano la durezza simile quindi
nella classe 1 non c'è solamente il talco ma ci sono tutti quei minerali che hanno la stessa
durezza del talco però viene chiamato talco come minerali di riferimento di quella classe
nella classe 5 della patite si prende la patite come minerale rappresentativo di questa classe Ma
in questa classe vanno tutti quei minerali con la stessa durezza della matite come funziona questa
scala Praticamente facciamo un esempio il minerale della classe 2 cioè il gesso può graffiare il
talco ma il talco non può graffiare il gesso il gesso non può graffiare la calcite Ma la calcite
può graffiare sia il gesto del talco la calcite non può graffiare la florite Ma la Afrodite può
graffiare sia la crescita del gesto del talco però quest'ultima c'è la florite non può graffiare
la patite e così via quindi queste classi sono ordinate per durezza i minerali di una classe può
graffiare tutti i minerali delle classi precedenti ma non può graffiare i minerale la classe
successiva Infatti i minerali più duro conosciuto è il diamante Nulla può graffiare il diamante
perché è quello più duro mentre il diamante può graffiare tutti quanti gli altri minerali Infatti
quando si scava una galleria dentro una montagna di granito o di roccia molto dura si utilizzano
degli speciali Trapani a punta di diamante perché questi sono capaci di scavare nella roccia e
quindi frantumare gli altri minerali È ovvio che prima o poi questi punti di diamanti si consumano
e vanno cambiate però è possibile scavare tantissimo prima che queste punte Diamante vengano
consumate del tutto un'altra caratteristica per poter classificare i minerali sono i colori o
comunque ripeto ottiche un minerale trasparente per esempio può presentarsi sotto diversi colori
se contiene diversi impurità per esempio il quarzo puro è trasparente però esistono varietà di
Qualsiasi colore in base dell'impurità o elementi chimici che può contenere Quindi se non è puro
così sia ci sono dei minerali che hanno un colore caratteristico e delle proprietà ottiche di
rifrazione e riflessione della luce che sono tipiche di questi minerali e quindi ci permette
di poterli riconoscere le proprietà ottiche dei minerale possono essere osservate tramite sezioni
sottili microscopio qui vediamo la sezione sottile di minerale retroilluminata a microscopio
in base a come questo minerale riflette e rifrange la luce è possibile riconoscere la
sua natura Infatti determinati minerali che all'apparenza possono sembrare simili si possono
riconoscere e quindi distinguere dal modo in cui riflettono ed infrangono la luce e Questo dipende
dalla struttura atomica all'interno dai piani di saldatura e da tante alte caratteristiche
quindi chi studi minerali spesso osservano al microscopio sezioni sottili di questi minerali
retroilluminati per poterli riconoscere nel modo in cui si lasciano attraversare della luce e poi
la struttura cristallina genera anche dei piani di saldatura qui vediamo un romboeto di calcite
vedete che ci sono dei piani di sfatura ben precisi si vedono benissimo Io qui lo evidenziato
in queste righe rosse anche i minerali che hanno un apparenza un aspetto simile a volte anche solo
per abito possono essere conosciuti dall'angolo che formano i piani di sfaldatura alcuni minerali
hanno angoli specifici di 120 o 60 gradi o anche 90 gradi che ci permettono di poterli riconoscere
Quindi anche qui vanno osservati gli angoli che formano i piani di saldatura in questo caso Come
ho detto prima abbiamo una struttura romboedririca dove si possono vedere i caratteristici angoli
del romboedro andiamo avanti e vediamo invece adesso le caratteristiche chimiche fino adesso
abbiamo visto come è possibile riconoscere un minerali tramite le sue caratteristiche fisiche
e ora parliamo di quelle chimiche minerali si classificano in base alla loro chimica i più
importanti minerali della crosta terrestre sono i silicati ma non sono gli unici che Cos'è
un silicato è un ossido di silicio ovvero abbiamo un silicio al centro di un tetraedro
circondato da quattro ossigeni la formula generica dell'ossido di silicio è sgo2 Cioè per ogni atomo
di silicio ci sono due atomi di ossigeno Però sono disposti In modo tale che ogni atomo di silicio è
circondato da 4 atomi di ossigeno e a loro volta ogni atto di ossigeno è circondato da atomi e
silicio abbiamo questa struttura per cui si forma un tetraedro ovvero una cella a forma di piramide
a base triangolare Questa è la raffigurazione di questa cella E questa cella si ripete all'infinito
ad esempio nel caso del quarzo questa cella da origine a un abito di tipo esagonale i legami
chimici che caratterizzano questa molecola sono legami covalenti allora Vediamo quanti sono i tipi
di silicati presenti nella crosta terrestre Questi sono tutti quanti siligati Il 50% video sono
feldespati Ora vedremo come si classificano poi abbiamo il quarzo i pirosseni gli anfiboli nemiche
le argille altre silicati e poi una piccola fetta di tutti i minerali della crosta terrestre non
sono silicati Quindi vedete che le rocce che costituiscono una cosa del resto e sono per lo
più costituite da silicati di diversa natura Ora vedremo come si differenziano le diverse tipologie
di silicati qui va considerata la loro struttura cristallina possiamo distinguere i silicati
in quattro grandi famiglie se i tedrelli di silicati Ovvero la struttura appena descritta
dove al centro abbiamo un atomo di silicio circondato da quattro lato di ossigeno sono
isolati e ammucchiati senza un ordine preciso abbiamo la famiglia dei nesosilicati a questa
famiglia appartengono le olive un minerale molto comune nella crosta terrestre ma anche nella
crosta oceanica poi quando i tetraedri invece si organizzano a formare i catene doppi abbiamo
rispettivamente i pirosseni e gli anfiboli questi minerali compongono una buona fetta della crosta
terrestre ma comunque non sono la maggioranza qui vediamo in questo grafico la loro abbondanza nella
costa del resto poi abbiamo i filosilicati quando invece questi tetraidi di ossido di silicio si
orientano a formare dei piani indefiniti Quindi se strutturano in piani abbiamo le mitiche e il
talco questa caratteristica strutturale conferisce loro la capacità di potersi sfaldare o rompere
facilmente Quindi sono minerali molto facilmente degradabili E come vedete compongono una piccola
fetta di tutti i minerali componenti da crosta terrestre i pirosseni e gli anfiboli visti
prima si riconoscono tra loro tramite gli angoli di sfaldatura che formano Quindi è possibile
conoscere un pirossino da un affibolo dall'angolo delle sfaldatore che costituiscono Infine abbiamo
il tetto silicati che sono la componente Maggiore della crosta terrestre Infatti a questa famiglia
appartengono quarzo e feldespaty quindi vediamo perché quazzo e feldespati costituiscono
più del 50 o 60% della crosta terrestre e hanno questa caratteristica in cui i teatri di
silice si dispongono a formare questa struttura tridimensionale e sono anche molto resistenti
e questo li rende Omni presenti Infatti quando un granito che è ricco di tettosilicati emerge
in superficie e viene rosso dalla pioggia dal vento il quarzo e Fede spade sono le componenti
che vengono distrutte più difficilmente Mentre magari le amiche e i più seni vengono smantellati
più facilmente degli agenti chimici e fisici e per questo motivo le Sabbie che derivano dalla
degradazione di rocce contengono spesso cristalli interi di classe e feldespati perché sono quelli
che resistono di più alla negazione chimica e fisica di agenti atmosferici ora che abbiamo
visto la caratterizzazione dei principali minerali silicatici che come vedete sono la componente
principale della Costa del wrestle vediamo invece quelli non silicatici ovvero quei minerali
che nonostante rappresentano una della fetta della crosta terrestre Comunque non ne sono la
maggioranza e sono distinti in sottocategorie ora le vedremo una per una cominciamo dai solfuri i
solfuri sono minerali caratterizzati da zolfo più un metallo e non presentano ossigeno all'interno
della loro formula chimica il più famoso è la pirite chiamato anche Oro degli sciocchi Perché
per un occhio inesperto può sembrare oro infatti Molto spesso ha ingannato tantissimi cercatori
d'oro ma anche L'Argentina e la galeina ne sono esponenti molto diffusi poi abbiamo gli alloggi
Nuri ovvero quei minerali che contengono elementi chimici alogeni come ad esempio il cloro il cloro
il Bromo o lo iodio il più famoso è il sale da cucina l'enea CL i cloruro di sodio è il sale che
rende strato il mare o che comunque sia mettiamo nelle patatine fritte nell'insalate per dargli un
gusto migliore sono caratterizzati da questi atomi alogenuri che sono di fatto dei non metalli che si
legano con un metallo Quindi praticamente stiamo parlando di Sali poi abbiamo gli ossidi i silicati
sono ossidi però qui Prendiamo tutti quegli ossidi che non contengono silice perché abbiamo già
visto che la silice è la componente principale della Costa del resto e viene catalogata a parte
come prima gli ossidi nella crosta terrestre sono costituiti da ferro e alluminio ad esempio abbiamo
le matite F2 O 3 oppure la magnetite F3 o4 abbiamo anche la boxe City alle 2 o 3 con due molecole
d'acqua integrate nella struttura cristallina e ancora anche il corindone alle due o tre quindi
vedete che in questa classificazione escludiamo i silicati perché fanno parte di una classificazione
A parte tutta loro per la loro importanza per la cosa del terrestre però comunque sono anche
molto diffusi e da questi ossidi c'è una grande industria delle estrazioni da cui ricaviamo
alluminio e ferro poi abbiamo i carbonati l'elemento principale di questa classe di minerali
è il carbonio e possono formare cal con il calcio o Dolomiti con il magnesio i carbonati Sono
componenti caratteristici di rocce sedimentarie perché spesso sono costituiti da aggregati di
scheletri di organismi viventi oppure comunque sia dalle vibrazioni di Acque Salate vedete che
questi minerali Si formano principalmente per biocostruzioni ma non solo non è detto che siano
sempre di costruzione a volte anche come vaporiti o come sedimentazione chimica però sono uno dei
minerali che si formano dall'acqua perché questi minerali sono facilmente sciolti nell'acqua
e quando l'acqua evapora oppure nell'acqua ci sono gli organismi che utilizzano questi segnali
per costruire loro scheletro alla fine prima o poi finiscono nel fondo ad accumularsi in grandi
spessori poi ancora abbiamo i solfati in questo caso abbiamo zolfo metallo e ossigeno quindi
a differenza di sulfuri in questi minerali abbiamo anche l'ossigeno extra un esempio sono
il solfato di rame che è molto bello Qui abbiamo in fotografia a questo colore caratteristico
blu elettrico poi abbiamo il solfato di calcio oppure solfato di magnesio da questi minerali
possono essere estratti metalli interessanti come ad esempio il magnesio e il rame poi ancora
abbiamo i fosfati e simili come iborati cioè sono tutti quei minerali costituiti da fosforo e Boro
e possiamo avere fosfato di calcio composti con l'ossigeno fosfato di rame alluminio e così via
questi vengono molto utilizzati nell'industria farmaceutica Quindi vedete che queste minerali
anche se sono la componente minore della cosa terrestre Comunque sono molto interessanti
dal punto di vista industriale ed economico Infatti non a caso se parliamo di elementi nativi
come loro l'argento il platino questi si possono presentare anche da soli Cioè semplicemente come
oro puro argento puro o Platino puro oppure anche Legati con altri atomi a formare dei minerali veri
e propri che possono essere facilmente estratti Infatti i classici filoni d'oro sono dei prodotti
di totemali di medio alta temperatura da cui ci pensano questi grossi aggregati di metalli
nativi detto questo possiamo vedere come si formano i minerali e quindi classificare anche in
base alla loro formazione un modo per classificare Infatti minerali è considerare la genesi con cui
si sono formati e ci sono ad esempio i minerali che si formano per cristallizzazione ovvero quando
fuso che può essere una lava o un magma Vi ricordo che l'ape magma sono due cose diverse e lo vedremo
quando avremo Vulcanologia il magma sarebbe la lava più gas mentre la lava sarebbe il magma che
ha perso i gas sembra una cosa da poco però in realtà cambia moltissimo la composizione chimica
si gas si perdono Infatti dalla solidificazione di un magma o di una lava possiamo avere minerali
diversi però semi minerali Si formano dalla stratificazione di una sostanza fusa si definisce
minerali per cristallizzazione poi abbiamo invece i minerali per precipitazione nelle zone
idrotermali sottomarine o anche terrestri per esempio possiamo avere la caduta di questi
minerali che normalmente sono sciolti nell'acqua molto calda quando finiscono in un ambiente più
freddo ad esempio l'acqua calda e tu termale che esce nell'oceano di colpo si raffredda e questi
minerali precipitano sul fondo possiamo trovare queste caratteristiche anche in sorgenti
idrotermali sulla terraferma Se invece non c'è l'acqua ma ci sono solamente i gas vulcanici
abbiamo i minerali che si formano per sublimazione Infatti intorno alle fumarole vulcaniche
Questi gas che sono ricchi di minerali possono raffreddarsi non appena escono all'aria aperta
e i minerali che contengono possono precipitare sotto forma solita passando direttamente dalla
fase gassosa la fase solida per sublimazione e questo è il caso dello zolfo intorno alle
formule vulcaniche è possibile trovare grandi concentrazioni di zolfo che sia depositato per
sublimazione poi ancora abbiamo i minerali per l'evaporazione immaginate un mare molto salato che
evapora per primatici e tettonici l'acqua evapora e i sali che ha disciolto rimangono sul fondo
possono formarsi enormi spessori di questi sali e non è solamente il classico sale cucina ovvero
cloruro di sodio ma possono essere anche gesso o alcune forme di calcare e poi abbiamo anche quelle
biocostruite Cosa sono le biostruite ovvero quelle rocce che sono state costruite da alcuni
esperimenti ad esempio le barriere coralline utilizzano il calcare nell'acqua per poter
costruire i loro scheletri quando questi organismi muoiono questi scheletri si accumulano in forti
spessori e abbiamo enormi depositi di calcare ad esempio queste sono le Dolomiti le Dolomiti sono
i resti di un'antica barriera corallina che la tettonica placche ha sollevato ad alta quota e
oggi costituiscono una catena montuosa abbiamo anche invece trasformazione dello stato solido
ad esempio immaginate un'introduzione magmatica che va a intrudere E comunque sia a cuocere le
rocce circostanti le ro costanti subiscono una trasformazione per il calore intenso senza passare
per una fusione Quindi è una trasformazione da solido vedremo questo fenomeno quando nelle rocce
parleremo di metamorfismo un esempio di questa trasformazione e cristallizzazione solido sono i
marmi i marmi sono di fatto di travertini cotti il travertino è una roccia calcarea che si forma
per evaporazione o deposizione con dell'acqua poi se questo Travertino viene a contatto o sta
molto vicino a un'intrusione magmatica e quindi viene letteralmente cotto cioè subisce un forte
processo di cottura stando ad alte temperature per molto tempo senza fondersi può trasformarsi in un
minerale completamente diverso come ad esempio il marmo quindi il marmo di fatto è una versione
cotta di una roccia calcarea e si classifica come minerale generato da una trasformazione
allo stato solido in Italia Abbiamo grandi depositi di marmo Perché l'Italia è una penisola
costituita da rocce sementarie che ha subito fenomeni di vulcanismo molto intenso e quindi
questo fenomeno di organismo hanno avuto modo di poter trasformare in marmo enormi depositi di
rocce calcari sedimentarie Detto questo ho finito questa lezione nella prossima lezione parleremo di
ciò che costituiscono i minerali Ovvero le rocce infatti una roccia è una aggregato di minerali e
parleremo della loro classificazione della loro formazione e del ciclo litogenetico potete trovare
questa lezione e tutto il mio corso di scienze della terra sul mio canale YouTube e sulle pagine
Instagram e Facebook Prof Antonio Loiacono Grazie