I minerali

I minerali

I minerali sono sostanze naturali che si trovano allo stato solido e che hanno una struttura chimica tale che gli atomi che li compongono sono disposti in maniera ordinata, salvo rare eccezioni. Tutti i prodotti realizzati dall’uomo, anche se dovessero avere una struttura ordinata, non rientrano in questa definizione.

Quando gli atomi di una sostanza sono disposti in modo ordinato secondo certe regole si dice che ha una struttura cristallina. Tale struttura a volte è visibile esteriormente e in modo macroscopico, altre volte non è così. Quando gli atomi si uniscono tra loro, cedono o condividono tra loro degli elettroni, piccole particelle di carica elettrica che si muovono ciascuno in un proprio spazio, chiamato orbitale, che tende ad essere più grande possibile. Se un atomo ha un solo elettrone, il suo orbitale gli girerebbe attorno come se fosse dentro una sfera; se ce ne sono due, ciascuno orbiterebbe attorno a due semisfere. Man mano che il numero di elettroni aumenta, cambia il numero, forma e orientamento degli orbitali.

Proprietà dei minerali

Molte caratteristiche fisiche dei minerali possono essere percepite e verificate dai nostri sensi e per questo motivo vengono chiamate proprietà organolettiche.

Il colore di un minerale dipende dalla sua composizione chimica; questo può essere caratterizzato da un unico colore, o da più colori quando nella sua struttura sono presenti tracce di altri composti chimici.

La densità è il rapporto tra la massa di un minerale e il suo volume ed una caratteristica che li contraddistingue l’uno dall’altro. La durezza è la capacità di resistere alla scalfittura da parte di altri corpi.

Quest’ultima proprietà è stata studiata già all’inizio del 1800 dal professore di mineralogia Friedrich Mohs, il quale realizzò una scala di durezza dove ordinò i dieci minerali più comuni.

DurezzaMinerale
1Talco
2Gesso
3Calcite
4Fluorite
5Apatite
6Ortoclasio
7Quarzo
8Topazio
9Corindone
10Diamante
Scala delle durezze di Mohs

Un’altra proprietà organolettica è la sfaldatura, il modo in cui un minerale si rompe quando subisce un colpo. Questa caratteristica dipende dalla struttura cristallina.

Classificazione

I minerali vengono classificati in base alla loro composizione chimica, specialmente per la presenza dei composti ionici, sostanze formate da due o più elementi chimici, ciascuno con una propria carica elettrica. Tuttavia, le varie cariche positive e negativa si annullano a vicenda, rendendo la sostanza neutra.

Vedi anche: Il legame ionico

I silicati sono minerali costituiti da un composto ionico formato da atomi di silicio e ossigeno (SO4) disposti in modo tale da formare un tetraedro, figura tridimensionale costituita da quattro facce triangolari con la base quadrata, simile ad una piramide. Questo composto si può legare ad atomi di metalli, come il ferro e il calcio, oppure ad altri composti dello stesso tipo creando strutture più complesse.

Dato che i silicati rappresentano il 98% delle crosta terrestre, tutti gli altri tipi di minerali vengono chiamati non silicatici. Questi possono avere al posto dello ione silicatico altri tipi di elementi, come lo zolfo che può essere presente da solo (simbolo S) oppure legato ad atomi di ossigeno (SO4). Nel primo caso i minerali vengono chiamati solfuri, nel secondo caso vengono definiti solfati.

La pirite, chiamata anche solfuro di ferro, è un minerale non silicatico
La pirite, chiamata anche solfuro di ferro, è un minerale non silicatico

Altri tipi di composti chimici possono avere nella loro famiglia alcuni minerali. Ad esempio, gli ossidi sono formati da un atomo di metallo e uno di ossigeno. Quando uno di questi composti ha una struttura cristallina viene anche classificato come minerale. La stessa cosa vale per gli idrossidi, i carbonati e gli aloidi; questi ultimi sono formati da un atomo di un metallo e da un atomo non metallico.

L'ematite, chiamato anche triossido di diferro (Formula chimica Fe2O3) è un ossido con la struttura ordinata
L’ematite, chiamato anche triossido di diferro (Formula chimica Fe2O3) è un ossido con la struttura ordinata

Vedi anche: I nomi dei composti chimici

Formazione

La formazione di un minerale avviene principalmente per raffreddamento durante il quale gli atomi del composto si dispongono in modo formare una struttura ordinata. Tuttavia, se questo avviene in acqua o a contatto con l’aria, il raffreddamento è molto veloce e gli atomi del solido saranno disposti in maniera disordinata. La pressione, inoltre, determina strutture cristalline diverse anche se la sostanza che passa allo stato solido è la stessa.

Tutti i processi che servono a formare un minerale vengono chiamati processi di cristallizzazione. Quando questo avviene a motivo della diminuzione di temperatura, che sia lenta o rapida, si parla di cristallizzazione per raffreddamento e ciascun minerale ha la sua propria temperatura di cristallizzazione.

Ci sono casi in cui gli atomi si dispongono in maniera ordinata quando sono a contatto con l’acqua. Alcune sostanze si sciolgono e atomi di sostanze diverse possono unirsi tra loro formandone di nuove. Se l’acqua evapora questi minerali, chiamati anche cristalli perché sono così piccoli da rappresentare la loro struttura stessa, rimangono visibili. Questo processo viene chiamato cristallizzazione per precipitazione.