Sistematica dei minerali

IDROSSIDI

➝ Minerali molto comuni prodotti dall’alterazione di minerali primari

➝ Sono molto piccoli e spesso associati ad altri minerali

➝ -

Sono costituiti da strati OH in mezzo ai quali vi sono cationi bivalenti e trivalenti in coordinazione

ottaedrica

➝ Strati di ottaedri successivi sono tenuti insieme da legami deboli di tipo elettrostatico che conferiscono

bassa durezza

➝ Come nel caso dei fillosilicati vi sono struttura triottaedriche e diottaedriche a seconda se il sito è

occupato da cationi trivalenti (per mantenere equilibrio elettrostatico si occupano solamente 2/3 dei siti) o

bivalenti (3/3 dei siti ottaedrici sono occupati)

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Idrossidi di Ferro

Più comuni

- Goethite

- Lepidocrocite

- Limonite: indica miscele di vari ossidi + idrossidi di Fe

Moltissimi sono prodotti da alterazione superficiale di minerali primari ricchi in Fe. Il colore varia dal

marrone giallastro al rosso (questi risultano essere spesso ammassi limonitici prodotti dall’alterazione di

silicati contenenti Fe). Ammassi limonitici di notevoli dimensioni si possono produrre per alterazione di

depositi piritici; l’alterazione prolungata di rocce ricche in Fe possono portare alla formazione di suoli

lateritici.

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Idrossidi di Alluminio

Più comuni:

- Bohemite

- Diasporo

- Gibbsite

Bauxite = termine indicato per identificare idrossidi misti di Al; si forma in aree soggette ad alterazione

meteorica molto spinta di rocce alluminifere (climi umidi tropicali). Feldspati e altri minerali alluminiferi si

alterano in prima sede in minerali argillosi (Caolino) dai quali poi viene rimossa la silice lasciando strutture

pisolitiche (che risultano essere idrossidi insolubili di Al).

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Idrossidi e ossidi di Manganese

Indicati generalmente con il nome Wad, possono formarsi in ambiente idrotermale come minerali primari o

per alterazione di minerali primari di Mn o contenenti Mn.

Alcune aree dei fondali oceanici sono disseminate da noduli di Mn formatisi per precipitazione diretta dalle

acque marine; molte superfici di frattura di rocce esposte sono decorate da dendriti di Mn precipitate

direttamente dalle acque meteoriche. In aree desertiche le rocce possono essere coperte da patine

nerastre o rossastre che prendono il nome di “vernici del deserto” e possono essere formare da ossidi e

idrossidi di Mn.

ELEMENTI NATIVI

➝ Poco comuni nella crosta terrestre

➝ Suddivisi in metalli, semimetalli e non metalli

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Gruppo dell’Oro e del Platino

Comprende oro, argento, rame e piombo. La struttura è CCP con cella a facce centrate, e il legame

chimico è marcatamente metallico. Sono tutti duttili, malleabili, buoni conduttori di elettricità e calore,

opachi. E’ ammessa un’ampia SS

Oro — Argento

Oro — Rame

Il gruppo del platino comprende il platino e il palladio, più rare leghe iridio-osmio e platino-iridio. Il platino

ha la stessa struttura dell’Au.

Oro Au

Composizione Può formare leghe con Ag e Cu

Ottaedri, dodecaedri, cubi smussati

Forme Aggregati filiformi, spongiformi, massicci, pepite

Altre proprietà Colore giallo-oro della polvere caratteristico

Depositi idrotermali a solfuri

Ritrovamenti Depositi alluvionali

Impieghi Ornamentale, industriale (elettronica)

Oro verde= 75% Au, 12,5% Ag, 12,5%Cu

Oro giallo= 75% Au, 12-7% Ag, 13-18% Cu

Oro rosa= 75% Au, 6,5% Ag, 18,5% Cu

Varietà Oro rosso= 74% Au, 4,5%Ag, 20,5% Cu

Oro blu= lega ferro e oro, con trattamento termico vengono ossidati gli atomi di Fe

superficiali donando la colorazione azzurrina

Oro bianco= 75% Au, 25% Ni, Ag o palladio

Argento

Composizione Ag

Cristalli ben formati (rari)

Forme Masse arborescenti, filiformi, irregolari

Altre proprietà Lucentezza argentea

Ritrovamenti Porzioni ossidate depositi a solfuri contenenti Ag

Impieghi Gioielleria, oggettistica

Rame

Composizione Cu

Cristalli cubici o dodecaedrici

Forme Aggregati massivi, filiformi, arborescenti

Altre proprietà Colore rosa delle superfici fresche, rosso-rame sulle superfici ossidate

Rocce mafiche effusive

Ritrovamenti Zone di ossidazione dei depositi a solfuri

Impieghi Cu estratto dai solfuri, manufatti

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Gruppo del Ferro

Fe metallico in natura è abbastanza raro, si può preservare solamente in condizioni riducenti e/o secche.

Alcune meteoriti metalliche (come sideriti e pallasiti) contengono kamacite (80%Fe e 20%Ni) e taenite

(90%Fe e 10%Ni). Se lucidate emergono strutture di Widmanstatten (alternanza lamelle millimetriche di

taenite e kamacite). Fe nativo e kamacite presentano stessa struttura dell’Au.

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Gruppo dei semimetalli

- Arsenico

- Bismuto

- Antimonio

Struttura= in prima approssimazione simile a struttura CCP ma una delle diagonali del cubo è “stirata” a

formare un romboedro ➝

Legami sono di tipo covalente e maggiormente direzionale (rispetto ai metalli) forze diverse all’interno di

➝

uno stesso semimetallo sfaldatura perfetta {001}

Sono solitamente associati a depositi idrotermali a solfuri

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Gruppo dei non metalli

Zolfo Anelli di numero variabile di atomi (generalmente 8) legati insieme da legami covalenti

Struttura Gli anelli sono impilati gli uni sugli altri da deboli forze di natura elettrostatica

Formazione di cristalli molecolari

S

Composizione Sostituzioni di Se per S

Cristalli bipiramidali

Forme Masse incrostanti o reniformi

Colore giallo caratteristico, presenti differenti polimorfi (Zolfo α ortorombico, Zolfo β e γ

Altre proprietà monoclini)

Fumarole vulcaniche

Sorgenti termali

Ritrovamenti Attività batterica

Ambienti evaporitici

Produzione acido solforico

Impieghi Nutriente per le piante e protettivo per le viti

Grafite Fogli di C legati insieme da legami π e σ

Struttura Impilati lungo c

Tenuti insieme da legami di van der Waals

Composizione C

Cristalli piatti esagonali

Forme Aggregati massivi, globulari, con struttura radiale

Altre proprietà Buona conducibilità, assorbe in modo minore i raggi X

Rocce metamorfiche pelitiche

Ritrovamenti Decomposizione materia organica intrappolata nei sedimenti

Impieghi Industria delle macchine, mine matite

Diamante Impalcatura tridimensionale di atomi di C

Struttura Ogni C forma legami σ con altri 4 atomi orientandosi secondo i vertici di un tetraedro

Composizione C

Forme Cristalli ottaedrici

Altre proprietà Stabile alle pressioni di mantello, durezza 10

Kimberliti - rocce ultramafiche

Ritrovamenti Depositi alluvionali

Gemma preziosa

Impieghi Abrasivi, taglio

SOLFURI

➝ Grosso gruppo di 600 specie

➝ Metalli che vengono maggiormente estratti sono Cu, Zn, Pb, Sb, Mo, Co, Ni, Hg e Ag

➝ Formula generale= M X , dove M= metallo o semimetallo, X= zolfo; in composti affini X può essere As

p r

(arseniuri), S+As (solfoarseniuri), Te (telluridi)

➝ Legame S—O ha solo 10-20% di carattere ionico (causa differenza EN)

➝ Metalli transizione si legano allo zolfo formando orbitali molecolari (sovrapposizione di orbitali di due

atomi differenti che si legano covalentemente)

➝ La natura metallica o covalente dei legami dipende dall’energia delle bande di valenza rispetto

all’energia delle bande di conduzione (nei solfuri questa differenza è minima e quindi il legame è

marcatamente metallico gap piccolo)

∼

➝ Solfosali= minerali in cui la composizione include un metallo o un semimetallo che recita il ruolo

strutturale di metallo e lo zolfo Depositi idrotermali

Gli ambienti di formazione dei solfuri sono molteplici, ma quello per eccellenza è l’ambiente idrotermale.

In questo tipo di ambienti un flusso d’acqua in moto convettivo innescato da calore trasporta in soluzione

il carico minerale lungo fratture e porosità della roccia, e qui lo deposita. Nella maggior parte dei casi

l’acqua è di tipo magmatico (gli elementi trasportati saranno quelli che non entrano in stechiometria nelle

strutture dei silicati che compongono il materiale igneo) o di tipo meteorico (gli elementi trasportati sono

stati dilavati dalle rocce attraversate e redistribuiti altrove).

Il calore che mette in moto l’acqua è fornito dall’intrusione magmatica e le rocce attraversate da tale

acqua possono essere rocce incassanti o le pareti periferiche gia solidificate delle intrusioni stesse. La

precipitazione (cristallizzazione) di nuovi minerali è indotta da

- abbassamento di T

- abbassamento di P

- acqua va in contatto con rocce molto reattive

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Sfalerite (o blenda) Struttura CCP leggermente aperta son Zn in siti tetraedrici, ai vertici e al centro delle

Struttura facce del reticolo cubico (Wurzite polimorfo con struttura HCP)

Oltre 40% di Fe può sostituire Zn (a seconda delle T di formazione)

Composizione ZnS

Cristalli tetraedrici con marcature triangolari

Forme Cristalli cubici

Colore giallo miele caratteristico (se pura, all’aumentare di [Fe] diventa sempre più

Altre proprietà scura e con riflessi metallici)

Impieghi Estrazione Zn, Cd, In, Ga e Ge (usati per semiconduttori)

Pirrotina Impacchettamento HCP

Struttura Fe in coordinazione ottaedrica

Troilite= polimorfo esagonale della Pirrotina (monoclina)

Fe S

1-x 3+ 2+

Composizione Variazione composizionale data da Fe con Fe + presenza di siti vacanti (max 13%)

Ni, Co, Mn, Cu possono sostituire Fe

Cristalli tabulari

Forme Ammassi granulari

Altre proprietà Colore giallo bronzeo con riflessi rossastri caratteristici

Impieghi Estrazione Fe

Pirite Stessa struttura di NaCl (Na➝Fe, Cl➝manubri di S )

2

➝

3

S forma 3 orbitali ibridi sp 1 usato per legarsi ad un altro S, altri per legarsi a Fe

Struttura Dato che banda di conduzione e la banda di valenza si sovrappongono la Pirite ha

carattere metallico

Simmetria inferiore a quella dell’NaCl perché manubri S mancano di sfericità

2

FeS 2

Composizione Sostituzioni Ni e Co per Fe, Au o Calcopirite

Cubi con caratteristiche striature

Forme Ammassi con cristalli