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Tipi di minerale

La classificazione dei minerali si basa sulla composizione chimica e sulla struttura interna, che insieme rappresentano l’essenza di un minerale e ne determinano le proprietà fisiche. A seconda della composizione chimica, i minerali sono suddivisi in classi in base all’anione dominante o al gruppo di anioni, ad esempio, ossidi, alogenuri, solfuri e silicati, tra gli altri.

I minerali hanno lo stesso anione o gruppo di anioni dominanti nella loro composizione, quindi hanno somiglianze e caratteristiche familiari più chiare e fortemente marcate rispetto a quelle che condividono i minerali che hanno lo stesso catione dominante. Un esempio di questo è rappresentato dai carbonati, poiché sono più simili l’uno all’altro rispetto ai minerali di rame.

I minerali legati dalla dominanza dello stesso anione tendono a verificarsi insieme nello stesso luogo o in depositi geologici simili; ad esempio, i solfuri si trovano generalmente in stretta associazione con depositi di tipo venoso o di sostituzione, mentre i silicati formano la maggior parte delle rocce della crosta terrestre.

È importante notare che la chimica da sola non è sufficiente a caratterizzare adeguatamente un minerale. Per una complessa valutazione della natura dei minerali e per la determinazione delle strutture interne è necessario l’uso dei raggi X. I cosiddetti principi cristallochimici sono stati utilizzati da W.L. Bragg e V. M. Goldschmidt per i minerali di silicato, che sono stati parzialmente suddivisi in sottoclassi sulla base della composizione chimica e principalmente sulla base della struttura interna. All’interno della classe dei silicati, quindi, ci sono silicati in fogli e catene che sono sottoclassi, in base alla disposizione strutturale dei tetraedri SiO2. Questi principi strutturali, in combinazione con la composizione chimica, forniscono una classificazione logica.

Sulla base di questo schema, viene effettuata la seguente classificazione:

  • Elementi nativi
  • Solfuri
  • Sulphosalis
  • Ossidi e idrossidi
  • Halides
  • Carbonati, nitrati e borati
  • Solfati e cromati
  • Volframati e molibdati
  • Fosfati, arseniati e vanadati
  • Silicati

Elementi nativi

Sono quelli che si trovano in natura allo stato puro, si dividono in metallici e non metallici, e sono collegati dalla classe di transizione dei semi-metalli.

Metallici

Sono i più comuni e formano tre gruppi:

Gruppo oro: oro, argento, rame e piombo.

Gli elementi di questo gruppo appartengono alla stessa famiglia nella classificazione periodica degli elementi, quindi i loro atomi hanno proprietà chimiche simili e sono tutti sufficientemente inerti da potersi trovare in natura allo stato elementare.

Le proprietà simili di questo gruppo di minerali derivano dalla loro struttura comune, per cui sono morbidi, malleabili, duttili e secili; inoltre, sono tutti buoni conduttori di calore e di elettricità, hanno lucentezza metallica e fratture da schegge con bassi punti di fusione. Queste proprietà sono una conseguenza del loro legame con il metallo, e appartengono tutte al sistema cubico, quindi hanno densità molto elevate.

Le caratteristiche che differenziano i minerali di questo gruppo dipendono dalle proprietà degli atomi dei diversi elementi, da cui il giallo dell’oro, il rosso del rame e il bianco dell’argento.

Gruppo del platino: platino, palladio, iridio e osmio.

Questo gruppo di metalli è più duro e ha punti di fusione più alti rispetto ai metalli del gruppo dell’oro.

Gruppo ferro: ferro e ferronichel.

I metalli di questo gruppo sono isometrici e comprendono il ferro puro (Fe), che si trova raramente sulla superficie della Terra, e due specie di ferronichel (kamancite e taenite), che sono comuni nei meteoriti di ferro. È possibile che le leghe Fe-Ni di questo tipo costituiscano una gran parte del nucleo della Terra; inoltre, sono stati trovati mercurio, tantalio, stagno e zinco.

  • Argento
  • Rame
  • Ferro

Semimetalli

Sono quelle che si trovano in uno stato nativo, anche se raramente cristallizzano nello stesso sistema e formano strutture dello stesso tipo. Arsenico, antimonio e bismuto sono classificati in questo gruppo. I membri di questo gruppo possiedono proprietà fisiche simili in quanto sono fragili, non malleabili e conducono meno calore ed elettricità rispetto ai metalli nativi. Inoltre, questo tipo di legame intermedio tra il metallo e il covalente è più forte e più direzionale rispetto al metallo puro, con conseguente minore simmetria.

  • Arsenico
  • Antimonio
  • Bismuto

Non metallico

Questi tipi di minerali sono di grande valore nel commercio e nell’industria. In questo gruppo, ad esempio, troviamo il carbonio sotto forma di grafite o di diamante e zolfo.

  • Carbone / Diamante
  • Zolfo

Solfuri

I solfuri sono molto importanti in quanto costituiscono la maggior parte dei minerali. In questa classe sono inclusi sulfoarsenidi, arseniuri e telluridi, che sono simili ai sulfidi ma più rari.

La maggior parte di questi minerali sono riconoscibili perché hanno una lucentezza metallica, sono opachi, hanno colori distintivi e strisce caratteristiche. I minerali non opachi, come il cinabro, il rejalgar e l’oropimento, hanno indici di rifrazione elevati e trasmettono la luce solo ai bordi sottili.

Molti dei solfuri hanno legami ionici e covalenti, ma altri, che possiedono la maggior parte delle proprietà dei metalli, hanno legami metallici parziali. Alcuni esempi sono i seguenti: calcocite, galena, acantite, sfalerite, cinabro, pirrotite bornite, calcopirite, pirite, marcasite, arsenopirite, rejalgar, oropiment, stibinite, calcocite, covellite, cobaltite, molibdenite, ecc.

  • Calcopirite
  • Stibinite
  • Cinabro

Solfosali

In questo gruppo di minerali, lo zolfo prende il posto dell’ossigeno negli acidi ossigenati più comuni e più conosciuti, come l’acido carbonico, l’acido solforico o l’acido fosforico. I minerali di zolfo sono importanti perché possono indicare una serie di minerali di zolfo diversi dai solfuri.

Molte specie di questo gruppo sono rare, sono intimamente associate ad altri minerali simili e spesso cristallizzate in modo imperfetto. Le solfosalite sono normalmente presentate come minerali secondari nelle giunture idrotermali associate ai più comuni solfuri. Raramente sono composti contenenti argento, rame o piombo, ma solo pochi sono abbastanza abbondanti da fungere da minerali di questi metalli. Alcuni esempi sono: livingstonite, techmanite, zinkenite, myargirite, berthierite, plagionite, baumhaureite, hethermorphite, tennantite, jamesonite, semseyite, boulangerite, bournonite, pirargirite, samsonite, tetraedrite, lengenbachite, giordanite, stephanite, pilobasite, ecc.

  • Pirargitite
  • Livingstonita

Ossidi e Idrossidi

In questa classe sono quei composti naturali in cui l’ossigeno appare combinato con uno o più metalli, il cui aspetto e le cui caratteristiche sono diverse. Gli ossidi, ad esempio, sono un gruppo di minerali relativamente duri, densi e refrattari; si presentano generalmente in forma accessoria nelle rocce ignee e metamorfiche, e sotto forma di grani dendritici resistenti nei sedimenti.

Gli idrossidi tendono ad essere meno duri e di minore densità, e appaiono principalmente come leghe secondarie o come prodotti atmosferici, come la limonite, da composti di ferro, stibiconite antimonite, tra gli altri.

All’interno della classe degli ossidi ci sono alcuni minerali che sono di grande importanza economica, tra cui i principali minerali di ferro (ematite e magnetite), cromo (cromite), manganese (pirolusite), così come gli idrossidi manganite, romancite (psilomelano) e stagno (cassiterite). Il tipo di legame nelle strutture di ossido è di solito fortemente ionico. Il ghiaccio è un semplice ossido (H2O) che cristallizza nel sistema esagonale tra 0º C e -80ºC e nel sistema cubico ad una temperatura inferiore.

Esempi di questa classe di minerali sono: cuprite, ilmelite, spinello, gahnite, magnetite, cromite, crisoberillo, cassiterite, rutilo, pirolusite, diaspora, goethite, manganite, limonite, bauxite, brucite, zirconia, gibbsite, psilomelano, ecc.

  • Rutilo
  • Pirolusite
  • Cuprite con calcite, rame, malachite e azzurrite

Alogeni

Questo gruppo di minerali è costituito da combinazioni chimiche di metalli con alogeni come fluoro, cloro, bromo e iodio. Hanno generalmente bassa durezza, basso peso specifico e lucentezza vitrea; il loro colore può variare molto, come nel caso della fluorite, e alcuni possono essere considerati di grande importanza economica. Gli alogenuri sono gli esempi più perfetti del puro meccanismo di legame ionico. Tutti gli alogenuri cubici hanno punti di fusione da moderati ad alti, e in quello stato sono poveri conduttori di calore e di elettricità. La conducibilità elettrica viene effettuata per elettrolisi, cioè è dovuta al trasporto di cariche da parte degli ioni e non degli elettroni e all’aumento della temperatura e al rilascio di ioni da parte del disordine termico, la conducibilità elettrica aumenta rapidamente, diventando eccellente nello stato di fusione. Questa conducibilità degli alogenuri fusi viene utilizzata nei processi industriali.

Alcuni esempi di questa classe sono: halite, silvite, carnallite, fluorite, criolite, atacamite.

  • Halite
  • Atacamite
  • Fluorite

Carbonati, nitrati e borati

I carbonati sono quei minerali che sono costituiti dalla combinazione chimica di un metallo con il gruppo dei carbonati anionici, quindi sono i più diffusi. Tra le loro caratteristiche possiamo menzionare che hanno una durezza media o bassa, sono generalmente bianche, ma possono anche presentare colori brillanti, a volte sono trasparenti o traslucidi per cui si trovano facilmente in belle cristallizzazioni. A differenza dei minerali di altre classi, i carbonati hanno la caratteristica di dissolversi con effervescenza in acido cloridrico diluito, freddo e caldo, quindi sono facilmente identificabili.

Gli importanti carbonati anidri appartengono a tre gruppi isostrutturali:

  • Gruppo della calcite: calcite, magnesite, siderite, rodocrosite, smithsonite.
  • Gruppo aragonite: aragonite, witherite, stroncianite, cerucite
  • Gruppo dolomitico: dolomite, ankerite

Oltre ai minerali di questi tre gruppi sono importanti solo i carbonati di rame di base: l’azzurrite e la malachite.

I nitrati che si verificano raramente in natura sono facilmente solubili in acqua. La nitro soda o nitrato del Cile è nota per la sua importanza commerciale. Tra i più importanti ci sono la nitro e la nitratina (nitrato cileno).

I minerali di borato si trovano raramente nei depositi usati industrialmente. La maggior parte di essi ha un basso peso specifico e una lucentezza vitrea o grassa; sono in gran parte incolori, bianchi, grigi, trasparenti o traslucidi; i composti idratati diventano facilmente opachi e farinosi a contatto con l’aria e spesso si sbriciolano. Tra i più abbondanti ci sono kernite, borace, ulexite e colemanite.

  • Colemanite
  • Magnesite
  • Varietà a dente di cane in calcite

Solfati e cromati

I minerali di questo gruppo hanno una durezza inferiore a 3,5, ad esempio le specie minerali ricche di acqua, la cui durezza scende a 2. Le loro proprietà ottiche evidenziano i valori più piccoli degli indici di rifrazione doppi.

La formazione di solfato avviene in condizioni di alta concentrazione di ossigeno, cioè in condizioni di alta pressione parziale di ossigeno nell’ambiente e temperature relativamente basse. In questa classe di minerali si osserva una grande diversità di composti, ma sono rari tra di loro. La classe può essere divisa in

Solfati e cromati anidri

  • Gruppo barite: il bario, lo stronzio e i solfati di piombo hanno cristalli intimamente legati tra loro per abitudine e costanti cristallografiche. I membri di questo gruppo sono: barite, celestino, anglesite.
  • Anidrite
  • Crocoíta

Solfati basici e idratati:

  • Gesso
  • Antlerite
  • Alunita

Volframati (o tungstrati) e molibdati

Si tratta di un piccolo gruppo di minerali minerali colorati e interessanti. Il tungsteno (W) ha un peso atomico molto più elevato (184) rispetto al molibdeno (96), entrambi appartengono alla stessa famiglia della tavola periodica e, a causa del ritiro del lantanide, hanno lo stesso raggio ionico. Per questo motivo, ciascuno di essi può facilmente sostituire l’altro come catione di coordinamento. Ma in natura è raro trovare tungsteno primario quasi completamente privo di molibdeno e viceversa. Nei minerali secondari è più comune associare i due elementi in soluzione solida l’uno con l’altro.

Come esempi di questo tipo di minerali abbiamo: tungsteno, scheelite, powellite, wulfenite.

  • Scheelite
  • Wulfenite

Fosfati, arseniati e vanadati

Questa classe comprende un gran numero di minerali dai colori vivaci e poco conosciuti. Sono caratterizzati dalla presenza, nel gruppo anionico, di fosforo (fosfati), arsenico (arsenico) e vanadio (vanadati). Alcuni sono di grande importanza per l’estrazione di elementi chimici rari. Esempi sono litio-fillite, trifillite, monazite, apatite, piromorfite, vanadinite, eritrite, ombelite, lazurite, scorzalite, wavelite, turchese, autunite e carnotite.

  • Turchese
  • Monazite
  • Carnotite

Silicati

Nella classificazione dei silicati si trova circa un terzo dei minerali noti. Sono importanti perché molti sono preziosi come le gemme e altri sono sfruttati industrialmente. I silicati sono i materiali ceramici più importanti e contribuiscono in vari modi alla nostra civiltà e al nostro tenore di vita, ad esempio i mattoni, le pietre, il cemento e il vetro utilizzati nella costruzione di edifici che derivano da molti di questi minerali. La conoscenza di questi minerali può essere estesa poiché sappiamo che la Luna e tutti i pianeti del nostro sistema solare hanno croste rocciose di silicati e ossidi molto simili a quelle del nostro pianeta Terra.

Alcuni sono elementi di roccia estremamente comuni, come le rocce ignee, che costituiscono oltre il 90% della crosta terrestre. In generale, tutti i silicati hanno una durezza elevata (6-8) e non sono molto mutevoli: sono essenzialmente formati da gruppi tetraedrici (SiO4), da un gruppo di silicio e da quattro gruppi di ossigeno disposti come i vertici di un tetraedro.

Nella struttura di un silicato, questi tetraedri possono essere isolati l’uno dall’altro (neosilicati), oppure possono unirsi in gruppi di due (sorosilicati); possono anche unirsi per formare anelli (ciclosilicati) e catene molto lunghe (inosilicati); oppure possono essere disposti su superfici piane (phylosilicati), e anche in costruzioni spaziali che formano una struttura tridimensionale (tettonosilicati).

Una caratteristica, meno rilevabile nelle altre classi, è che esse costituiscono famiglie isomorfe, cioè la loro composizione chimica varia gradualmente da un minerale all’altro, cosicché il primo e il secondo sono totalmente diversi l’uno dall’altro. Nel caso dell’olivina, per esempio, tra il termine ricco di magnesio (forsterite) e quello ricco di ferro (fatalite) c’è tutta la gamma di minerali di composizione intermedia.

Nesosilicati

I silicati con gruppi tetraedrici indipendenti SiO4 sono chiamati nesosilicati (dal greco nesos, che significa isola) o ortosilicati (dal greco orthos, che significa normale). I minerali di questo gruppo hanno valori relativamente alti di peso specifico e durezza, la loro abitudine cristallina è comunemente equidimensionale e non ci sono pronunciate direzioni di esfoliazione. La forsterite e la fayalite sono minerali molto comuni nelle rocce ignee ad alta temperatura.

Tra i nesosilicati che abbiamo:

  • Gruppo fenakite: Fenakite, willemite.
  • Gruppo Olivine: forsterite, fayalite
  • Gruppo del granato: piropo, almandino, espersartina.
  • Gruppo zircone: zircone.
  • Gruppo Al2SiO5: andalusite, silimanite, cianite, topazio, staurolite
  • Gruppo Humate: condrodite, datolite, sfene, cloritoide.

Sorosilicati

I silicati con gruppi tetraedrici SiO4 collegati, che danno origine ai gruppi Si2O7, sono classificati come sorosilicati (dal greco soros, che significa cumulo) o disilicati (riferendosi ai gruppi tetraedrici doppi). Sono noti circa 70 minerali, ma la maggior parte sono rari. Tra i più importanti: l’emimorfite, la lawsonite. Il gruppo degli epidoti: clinozoisite, epidoto, alanite, idocrase (vesubianite). I minerali di quest’ultimo gruppo sono isostrutturali e formano cristalli monoclinici.

Ciclosilicati

Se si concentrano più di due tetraedri, si formano strutture ad anello chiuse e i quadrupli anelli hanno la composizione Si4O12. Questo gruppo di silicati ad anello è chiamato anche ciclosilicati (dal greco kyclos, che significa cerchio). Esempi di questi minerali sono: axinite, berillo, cordierite, tormalina.

Inosilicati

I tetraedri possono anche essere uniti tra loro per formare semplici catene infinite, chiamate inisilicati (dal greco inos, che significa filo). Inoltre, queste catene singole possono essere unite lateralmente, condividendo più ossigeno da alcuni tetraedri per firmare bande o catene doppie.

Negli inosilicati ci sono due importanti gruppi di minerali, i pirosseni (catena singola) e gli anfiboli (catena doppia). Tra questi due gruppi vi è somiglianza nella cristallografia e nelle proprietà fisiche e chimiche. Ma la maggior parte dei pirosseni e degli anfiboli sono monoclini, quindi entrambi i gruppi hanno membri ortorombici. Il colore, la luminosità e la durezza delle spezie analoghe sono simili, il peso specifico e l’indice di rifrazione sono più bassi negli anfiboli che nei pirosseni. Inoltre, i cristalli hanno spesso abitudini diverse. Il pirossene è presente nei prismi spessi, mentre gli anfiboli tendono ad avere cristalli allungati, a volte aciculari. Anche le loro esfoliazioni sono diverse.

Famiglia dei pirosseni
  • Serie Enstatia-orthoferrosite: enstantia, iperstena, pigonite.
  • Serie Diopsido-edenbergite: diopside, hedenbergite, augite.
  • Gruppo del pirossene di sodio: giadeite, egirina, spodumene.
  • Gruppo pirossinoide: wallastonite, rodonite, pectolite.
Famiglia degli anfiboli
  • Antofillite
  • Serie Commingtonite: commingtonite, grunereite
  • Serie Tremolite: tremolite, actinolite, orblenda
  • Gruppo anfibolo di sodio: glaucofano, riebeckite.

Filosilicati

Quando tre dell’ossigeno di un tetraedro sono condivisi con tetraedri contigui, si formano fogli piatti infinitamente grandi di composizione unitaria Si2O5, questo tipo è chiamato fillosilicati (dal greco phyllon, che significa foglia).

Tutti i membri di questo gruppo hanno un’abitudine a foglie o squamose e una direzione di esfoliazione dominante; sono generalmente morbide, di peso specifico relativamente basso e le lamelle di esfoliazione possono essere flessibili e persino elastiche.

  • Gruppo serpentina: antigorite, crisotilo.
  • Gruppo di minerali argillosi: calinite, talco, pirofirite
  • Gruppo Mica: muscovite, flogopite, biotite, lepidolite, margherita.
  • Gruppo clorite: clorite.
  • Apofillite, prenite, crisocolla.

Tecnosilicati

Quando i quattro ossigeni di un tetraedro SiO4 sono condivisi da tetraedri contigui, si ottiene una rete tridimensionale di composizione unitaria di SiO2. Questi sono chiamati tettonosilicati (dal greco tecton, che significa costruttore). Quasi il 64% della crosta terrestre è costituito da questi minerali che si formano attorno a una struttura tridimensionale di tetraedri SiO4.

Tra i gruppi principali ci sono:

  • Gruppo SiO2: quarzo, tridimiti, cristobalite, opale.
  • Gruppo feldspatico
    • Serie dei feldspati di potassio: microclino, ortesi, sanidina.
    • Feldspati di Plagioclase: albite, anortite
  • Gruppo feldspatico: leucite, nefelina, sodalita, lazurite, petalite
  • Serie degli escapoliti: marialite, meionite, analcima.
  • Gruppo zeolite: natrolite, cabasite, heulandite, stilbite.

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