Diapositiva 1 - Liceo Jacopone da Todi

mercurio
silicati
solfati
alogenuri
ossidi
Metalli
nativi
borati
carbonio
oro
fosfati
solfuri
carbonati
Apatiteturchese
I minerali sono sostanze naturali solide, caratterizzate da una
composizione chimica definita, con gli atomi disposti in una struttura
geometrica chiamata reticolo cristallino. Dalla struttura cristallina e
dalla composizione chimica dipendono alcune proprietà fisiche dei
minerali.
Esistono oltre 2000 tipi di minerali diversi e talvolta uno
stesso tipo si presenta in molte varietà,ma quelli più
comuni nelle rocce della crosta terrestre sono solo una
ventina.
Le rocce contengono in varia misura questi minerali; la
loro composizione dipende essenzialmente dal modo in
cui si sono formate.
Il reticolo cristallino dei
silicati ha forma di tetraedro.
Il tetraedro, detto gruppo
silicatico è dotato di quattro
cariche negative che, per
poter dare un composto
elettricamente neutro,
devono essere compensate
da 4 cariche positive .
Nesosilicati e
inosilicati
Fillosilicati e
tettosilicati
Questa condizione può essere raggiunta in due
modi:
-Un tetraedro si può legare a ioni positivi
metallici, come il sodio, il potassio, il calcio, il
magnesio, il ferro e l’alluminio;
-i tetraedri possono anche legarsi tra loro
unendosi per i vertici: alcuni degli atomi di
ossigeno dividono la carica con due atomi di
silicio; si possono originare così catene di
tetraedri, singole o doppie, secondo un processo
detto polimerizzazione. Il diverso modo di
legarsi tra loro dei tetraedri consente di
suddividere i silicati in quattro gruppi:
I nesosilicati sono silicati la cui struttura
cristallina è definibile come una combinazione di
tetraedri isolati. Poiché ogni catione coordina
quattro atomi di ossigeno e le sostituzioni
isomorfogene del silicio con l'alluminio sono
piuttosto limitate.
I vari tetraedri sono legati tra di loro attraverso i
legami ionici tra i cationi interstiziali presenti
nella struttura, dalla cui dimensione e carica
dipende la struttura del silicato stesso.
L'impacchettamento atomico generalmente denso
determina pesi specifici e durezze relativamente
elevate. L'abito cristallino tende ad essere regolare,
senza direzioni pronunciate di sfaldatura.
Nei nesosilicati rientrano importanti minerali
come il gruppo dell'olivina, il gruppo dei granati e
la cianite.
Gli inosilicati sono
silicati in cui i tetraedri
si uniscono per formare
catene singole o doppie
(rarissime sono le
catene triple).
I fillosilicati sono silicati
caratterizzati da una struttura a strati
a simmetria tetraedrica. I membri di
questa famiglia, generalmente,
possiedono un aspetto lamellare o
scaglioso, con sfaldature ben definite.
Generalmente sono teneri, con basso
peso specifico e le lamelle di
sfaldatura possono essere flessibili o
elastiche. La maggior parte dei
fillosilicati contengono ossidrili
posizionati all'interno degli anelli
esagonali di tetraedri. Esempi di
fillosilicati sono muscovite e biotite.
Gli strati tetraedrici vengono
sovrapposti alternati a strati
ottaedrici. A seconda della struttura, i
fillosilicati sono suddivisi in due
gruppi principali: triottaedrici e
diottaedrici.
 I tettosilicati sono silicati
caratterizzati da una struttura di
tetraedri uniti in gruppi di
quattro ove due tetraedri sono
orientati verso il basso e due verso
l'alto, formando la caratteristica
struttura definita a doppio collo
d'oca. I tettosilicati costituiscono
circa il 64% della crosta terrestre.
 Alcuni tettosilicati importanti
sono le zeoliti e i feldspati, e
secondo alcuni anche il quarzo.
Gli ossidi sono dati dal legame tra un metallo o un nonmetallo con l'ossigeno. Quando si lega con un metallo si ha un
ossido acido. Invece, quando si lega con un non-metallo, si
ha un ossido basico. Esistono tre tipi di ossidi: ossidi ionici,
ossidi molecolari e ossidi macromolecolari.
Gli ossidi ionici si formano dalla reazione diretta tra un atomo di
ossigeno e uno di un metallo del primo gruppo. Hanno le seguenti
caratteristiche:
1)hanno una struttura cristallina;
2)Il legame tra gli atomi è ionico;
3)A temperatura ambiente sono solidi.
Se vengono a contatto con acqua formano gli idrossidi corrispondenti al metallo
legato all'ossigeno.
Il gruppo degli ossidi ha una notevole importanza dal
punto di vista economico, perché comprende i minerali
da cui si ricava la maggior parte dei metalli usati dalle
industrie.
L'ossigeno forma ossidi molecolari, cioè formati
da molecole singole, quando si lega ad uno dei
seguenti elementi:
Ossidi macromolecolari
Tutti gli elementi che legandosi all'ossigeno non
formano ossidi ionici o molecolari, formano con
l'ossigeno ossidi macromolecolari. Gli atomi di questi
ossidi si legano con estrema continuità; danno luogo a
strutture (Cristalline) tridimensionali, a catene o a strati. Le
caratteristiche degli ossidi macromolecolari sono:
1)Punto di fusione molto alto;
2)Forte reattività in acqua contenente ioni idrogeno o
ossidrili;
3)Solubilità quasi nulla in acqua pura.
Le caratteristiche variano in base al legame tra l'elemento e
l'ossigeno, che può essere ionico o covalente.
Il carbonio è uno degli elementi chimici principali che costituiscono piante e
animali , ma anche sostanze chimiche ottenute dall’uomo (materiali plastici, tessuti..).
È presente come costituente di molecole complesse (formate da molti atomi di
diversi elementi chimici), oppure in forma pura (cioè costituito da soli atomi di
carbonio) come diamante oppure grafite. Il carbonio puro trova molte
applicazioni in diversi campi.
I diamanti sono pietre preziose e vengono usati per la fabbricazione di
strumenti che richiedono durezza e resistenza all'uso. La grafite viene usata in
molti casi, come nelle pile. Il carbone di legna (carbone attivo ha la proprietà
di assorbire sulla sua superficie grandi quantità di gas; perciò è utilizzato negli
impianti di depurazione delle acque, nelle maschere antigas e per eliminare le sostanze
coloranti dalle soluzioni. Ferro e carbonio, mescolati insieme formano una lega ,
come per esempio l'acciaio.
diamante
grafite
Il diamante è una delle tante forme allotropiche in cui può presentarsi il carbonio;
in particolare, il diamante è costituito da un reticolo cristallino di atomi di carbonio
disposti secondo una struttura tetraedrica.
Il diamante ha origine nel mantello, successivamente i cristalli vengono portati alla
superficie da condotti vulcanici mediante eruzione.
I diamanti adatti per uso industriale sono
quelli non idonei ad essere utilizzati come
gemme oppure quelli prodotti
sinteticamente, il cui costo ridotto li rende
economicamente convenienti per questo
uso. In campo scientifico questi cristalli
sono usati nelle presse in diamante ed in
molti strumenti ottici o di elettronica;
l'estrema durezza unita alla trasparenza,
permette l'osservazione e lo studio delle
modificazioni della materia
La grafite è un minerale; conduttore elettrico, ha la più alta temperatura
di fusione.
Si trova sottoforma di masse fogliacee o laminette sparse di colore nero opaco,
talora a contorni esagonali e con fitte striature. viene utilizzata per produrre
matite, coloranti e elettrodi.
Contengono zolfo. Nei solfuri lo zolfo si lega a elementi metallici. La
pirite è un solfuro molto comune. Si presenta in cristalli cubici,
ottaedrici oppure formate da 12 facce pentagonali. Talvolta le facce dei
cristalli cubici mostrano delle striature caratteristiche parallele a una
coppia di lati e perpendicolari alle striature delle facce adiacenti.
Queste striature sono tipiche della pirite e consentono di identificarla
con chiarezza.
Nei solfati lo zolfo è presente sotto forma di ione fosfato.
I solfati comprendono circa 300 tipi di minerali. I più comuni sono
il gesso, la barite e la celestina .
Spesso i cristalli di gesso si presentano geminati, cioè associati
secondo regole precise. La geminazione è uno dei caratteri che
permettono di riconoscere il gesso. Anche i minerali comunemente
chiamati “rose del deserto” sono formate da gesso : si tratta, infatti,
di minuti cristalli di gesso a forma di lente, deposti dall’ acqua che
risale in superficie nel deserto dopo aver attraversato strati di
minerale presenti in profondità.
I metalli nativi consistono in masse pure di un singolo minerale,
facilmente utilizzabile. L’ oro, in forma granulare o di pepita, un
diamante, un pezzetto di grafite sono esempi di elementi che in
natura si trovano allo stato nativo, cioè sono puri, non combinati
con altri. Spesso gli elementi nativi non si presentano in cristalli
ma hanno la forma di ammassi granulari.
L'oro è un metallo di colore giallo, ma che
può assumere anche una colorazione
diversa a seconda delle sue leghe(rossa,
violetta, nera,verde). È il metallo noto
più duttile e malleabile. L'oro è anche un
ottimo conduttore di elettricità, inferiore
solo al rame e all'argento, e non viene
intaccato né dall'aria né dalla maggior
parte dei reagenti chimici. Da sempre la
sua elevata inerzia chimica ne ha fatto un
materiale ideale per il conio di monete e
per la produzione di ornamenti e gioielli.
Si trova allo stato nativo, spesso
accompagnato da una frazione di
argento. Al crescere del tenore di argento,
il colore del metallo diviene più bianco e
la sua densità diminuisce.
L'oro si lega con molti altri metalli(rame,
ferro, alluminio, platino).
L'oro è noto e molto
apprezzato dagli uomini
fin dalla preistoria. Molto
probabilmente è stato il
primo metallo mai usato
dall'uomo (anche prima
del rame), per la
manifattura di ornamenti,
gioielli e rituali.
L'oro puro è troppo tenero per poter essere
lavorato normalmente; viene indurito
legandolo ad altri metalli (in genere rame e
argento). L'oro e le sue leghe sono usati in
gioielleria, nel coniare monete e sono uno
standard di cambio valutario per molte
nazioni. Per via della sua resistenza alla
corrosione ed alle sue notevoli proprietà
elettriche, ha trovato sempre più spazio
anche in applicazioni industriali. Sono in
corso studi sull'utilizzo dell'oro come
catalizzatore; infatti l'oro mostra una grande
attività catalitica quando si trova in forma di
nanoparticelle disperse su adeguati supporti
Come gli altri metalli preziosi,
l'oro viene quotato al grammo.
Quando è in lega con altri metalli,
la sua purezza è misurata in carati,
con una scala che fissa a 24 carati
l'oro puro. L'oro utilizzato in
gioielleria può avere una purezza
massima di 18k, in quanto un
quantitativo maggiore ne
renderebbe impossibile la
lavorazione. Per questo motivo il
valore dell'oggetto dovrà essere
stimato tenendo conto del metallo
con cui l'oro è legato
Per via della sua inerzia chimica relativamente elevata, l'oro si trova principalmente
allo stato nativo o legato ad altri metalli. Spesso si presenta in forma di granelli e
pagliuzze, tuttavia a volte si trovano anche agglomerati piuttosto grossi, detti pepite. I
granelli appaiono inclusi in minerali o sulle superfici di separazione tra cristalli di
minerali.
L'oro si trova associato al quarzo, spesso in filoni, e ai solfuri minerali. L'oro è
distribuito ampiamente in tutta la crosta terrestre.
I carbonati sono composti da uno o più ioni positivi combinati con uno ionio
carbonato. I minerali più comuni di questa classe sono la calcite e la dolomite, che
sono i componenti essenziali delle rocce sedimentarie carbonatiche(calcari e
dolomite). La calcite si forma sia per evaporazione di soluzioni ricche di carbonato
di calcio sia per estrazione dalle acque marine o continentali ad opera di organismi,
che utilizzano il carbonato di calcio per “costruire”i propri gusci,conchiglie o
scheletri.
Il mercurio e' l'unico metallo comune che e' liquido a temperature ordinaria. Esso e'
qualche volta chiamato argento rapido. È un metallo liquido pesante e biancoargenteo. È un conduttore di calore piuttosto povero se confrontato con altri metalli
ma è un buon conduttore di elettricità. Si unisce facilmente in leghe con molti
metalli, come oro, argento e stagno. Queste leghe sono denominate amalgami. Il
metallo mercurio ha molti usi. Grazie alla sua elevata densità è usato in barometri ,
manometri e termometri. Il mercurio si trova libero in natura, ma limitatamente e
si trova principalmente in miniere in Spagna, Italia, Russia, Slovenia e Cina.
Questi minerali sono costituiti dalla combinazione di uno o più elementi con il
cloro ,il fluoro ,lo iodio e il bromo, elementi che nel loro complesso sono chiamati
alogeni. La fluorite cristallizza in forme cubiche e ottaedriche . La fluorite pura è
trasparente, ma può assumere anche altre colorazioni ; può essere per esempio,
viola , verde , gialla ,azzurra ,a seconda delle impurezze (cioè elementi diversi da
calcio e fluoro) che contiene nei suoi reticoli cristallini . I suoi cristalli si sfaldano
lungo le facce di un ottaedro : è questa la proprietà che consente di identificare il
minerale .
La fluorite si trova in filoni, associata al quarzo e a solfuri, oppure con topazio e
apatite o anche in rocce sedimentarie formate in laghi ricchi di soluzioni acquose
calde di origine vulcanica. Anche il salgemma è un alogenuro; si forma per
evaporazione di acque marine o lacustri salate e ha una grande importanza nell’
industria chimica.
I borati sono un piccolo gruppo di minerali molto importanti dal punto di vista delle
applicazioni pratiche. Alcuni di essi, come il borace, si formano per precipitazione
chimica lungo le rive dei laghi salati, ad esempio nell’ Asia centrale (in Tibet e in
Kashmir) e negli Stati Uniti d’America occidentali( Boron, in California).
Si trova in cristalli a forma di prisma, bianchi, giallastri o bluastri. Dai borati(ad
esempio dal borace) si ricava il boro, un elemento usato nell’ industria chimica, in
quella farmaceutica e in quella dei cosmetici.
Nel passato grandi quantità di borati provenivano dalla zona di Lardarello, in
Toscana, dove nel sottosuolo fuoriescono ancora dei soffioni( getti di vapore causati
da rocce calde in profondità) boriferi.
Questi minerali contengono uno ione fosfato( dato dalla combinazione di
fosforo e ossigeno), legato a uno o a più elementi metallici.
Gli atomi di fosforo e di ossigeno sono legati a formare strutture tetraedriche :
al loro centro si trova il fosforo, mentre i vertici sono occupati dagli atomi di
ossigeno. Questi minerali si formano in vari ambienti.
L’apatite, che è un fosfato di calcio, si
trova in rocce eruttive, in grandi
cristalli all’interno di filoni, assieme ad
altri minerali. Si trova anche in rocce
sedimentari marine di origine chimica.
Il colore dell’apatite è molto variabile
( incolore, bianca, verde, viola) ma la
polvere che se ne ricava è sempre
bianca. Nell’industria viene utilizzata
per produrre alcuni tipi di fertilizzanti
Anche il turchese è un fosfato, contenente
rame e alluminio e si presenta come
cristalli microscopici aggregati in masse e
noduli di colore azzurro tipico. Si forma
per alterazione, in clima arido, di rocce
ricche in alluminio contenenti apatite e
solfuri di rame e ferro. I turchesi sono
usati come pietre ornamentali di grande
pregio, tutti di uno splendido colore
azzurro cielo.
Fonti:
 Wikipedia
 Immagini da internet