ScientificaMENTE – LE STRAORDINARIE PROPRIETÀ DEI MINERALI: I CRISTALLI
- Scritto da Daniele Nardiello
- Pubblicato in Cultura
ScientificaMENTE è una serie di articoli dedicati alla divulgazione scientifica.
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ScientificaMENTE – LE STRAORDINARIE PROPRIETÀ DEI MINERALI: I CRISTALLI
Gli elementi chimici si trovano in natura, ed in particolare nella crosta terrestre, sotto forma di corpi solidi, chimicamente qualificabili, detti MINERALI: di essi i minerali metallici costituiscono gli esempi più significativi.
L’insieme di più minerali mescolati in proporzioni varie e variabili costituisce una ROCCIA.
L’evento più spettacolare nella formazione delle rocce è costituito dalla costituzione dei CRISTALLI.
Innanzitutto avviene il passaggio dallo stato fuso del MAGMA (roccia liquida a temperatura altissima, generalmente compresa tra 650 e 1200 °C) allo stato solido.
La solidificazione può altresì avvenire anche per precipitazione di soluti, per lo più salini, a seguito di abbassamenti di temperatura e soprattutto per evaporazione.
Può avvenire anche il passaggio dalla fase di vapore alla fase solida per raffreddamento, ed in questo caso parliamo di sublimazione.
Infine si può verificare nelle rocce il cosiddetto METAMORFISMO, ovvero la trasformazione per assestamento delle molecole di strutture originariamente liquide o per ristrutturazione di solidi preformati.
Fisicamente il minerali sono caratterizzati da una struttura cristallina (che viene definita “abito”), che ne costituisce la proprietà fisica fondamentale e quella più appariscente.
Il CRISTALLO è un corpo naturale con una struttura a forma di reticolo, cioè risultante da un insieme ordinato di particelle (atomi, molecole o ioni), che si ripete periodicamente nello spazio come un motivo ricorrente.
I cristalli sono dei prodotti della natura attraenti ed interessanti. Di essi non meraviglia solo la perfezione della struttura ma anche l’enorme diffusione: non solo costituiscono la stragrande maggioranza dei corpi dotati di forma e volume determinati (cioè quelli che definiamo “solidi”) in cui ci imbattiamo, ma anche quelli di cui siamo fatti.
Oltre allo zucchero e ai Sali, sono cristalli anche i metalli, i prodotti ceramici, le ossa e i denti.
La ragione per cui esistono i cristalli è che le particelle costituenti la materia tendono a legarsi tra loro nel modo più compatto possibile: per lo più attraverso legami orientati secondo precise direzioni geometriche.
Se, per fare un semplice esperimento, prendiamo un certo numero di sfere e le poniamo in una scatola ci accorgiamo che se le disponiamo in file ordinate esse occupano un minore volume; se poi queste sfere fossero magnetiche e si attraessero reciprocamente formerebbero una massa ancora più compatta.
Risponde dunque ad una naturale inclinazione, il tendere delle particelle della materia a giustapporsi in maniera regolare, così da formare dei grandi edifici cristallini che occupano al meglio lo spazio disponibile.
Il COLORE è un’altra proprietà fisica dei minerali, anzitutto connessa alla loro composizione chimica.
Così i minerali di rame sono caratteristicamente azzurri o verdi, quelli di cobalto rosei e così via. È poi la particolare costituzione dei cristalli, per la quale il reticolo manifesta diverse proprietà nelle differenti direzioni, che fa sì che in certi casi il colore varia, orientando e girando il cristallo.
Talvolta sorprendono i fenomeni connessi con l’emissione di luce da parte dei cristalli.
Si tratta di fenomeni di 2 tipi:
- FLUORESCENZA: emissione di luce visibile condizionata dalla presenza di luce per lo più invisibile (ultravioletti, raggi X, etc.); gli elettroni intorno ai nuclei atomici sono eccitati dall’assorbimento di energia, per poi restituirla sotto forma di energia luminosa.
- FOSFORESCENZA: emissione, per un certo tempo, di luce di vari colori, in assenza di stimoli esterni; è per lo più il risultato di fenomeni chimici, che possono essere innescati da radiazioni.
Dato che i cristalli non sono delle accozzaglie di atomi disposti a caso, ma insiemi ordinati di atomi, è logico aspettarsi che le forze che tengono uniti gli atomi possano essere particolarmente deboli in alcune direzioni, a seconda della struttura.
La SFALDATURA è la facoltà che hanno certi cristalli di dividersi lungo piani caratteristici, corrispondenti a direzioni di minima coesione.
Infine, la DUREZZA è la resistenza opposta da un minerale alla scalfittura. Ecco di seguito la famosa scala empirica delle durezze, conosciuta come SCALA DI MOHS.
TENERI (si scalfiscono con l'unghia) |
SEMI DURI (si rigano con una punta d'acciaio) |
DURI (non si rigano con la punta di acciaio) |
Talco |
Calcite |
Ortoclasio |
Gesso |
Fluorite |
Quarzo |
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Apatite |
Topazio |
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Corindone |
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Diamante (Carborundum) |
Per approfondire:
https://it.wikipedia.org/wiki/Scala_di_Mohs
http://www.liceoalberti.it/~werty/scienze/mohs.html
Bibliografia
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