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LA CROSTA TERRESTRE: I PRIMI DATI
La crosta terrestre è la parte superficiale del pianeta terra, un involucro solido di modesto spessore (da alcuni km a poche decine di km) composto da una grande varietà di materiali. Corrisponde appena all’ 1% del volume terrestre.
-Insiemi di atomi: elementi, composti, miscele
Un elemento è una sostanza formata di atomi tutti uguali, cioè tutti con lo stesso numero atomico.
Un composto si forma quando più atomi diversi reagiscono, cioè si legano insieme. In un composto gli atomi si presentano seguendo una proporzionalità ben precisa. In natura difficilmente di trovano sostanze pure, sono più frequenti le miscele, cioè materia di composizione variabile formata da due o più sostanze che conservano le proprie caratteristiche. Le miscele si dividono poi in miscugli e soluzioni. Il miscuglio è una miscela eterogenea in cui le singole sostanze componenti rimangono separate, anche se vengono accuratamente mescolate(liquido liquido = emulsioni; liquido solido = sospensioni). Le soluzioni sono miscele omogenee in cui le diverse sostanze non si distinguono più e presentano le stesse caratteristiche in ogni loro parte.
-Stati di aggregazione della materia
La materia si presenta in tre diversi modi di essere detti stati di aggregazione: solido liquido e gassoso. I materiali allo stato solido hanno forma e volume propri e le loro molecole interagiscono secondo legami abbastanza forti da garantire grande stabilità. I materiali allo stato liquido hanno volume proprio ma assumono la forma del recipiente che li contiene. I legami molecolari sono meno intensi. I materiali allo stato aeriforme non hanno volume proprio e tendono ad espandersi non avendo forti legami intermolecolari. Lo stato fisico di una sostanza non è una caratteristica fissa: cedendo o acquistando calore lo stato può cambiare. Il passaggio da solido a liquido è la fusione, il processo inverso la solidificazione e libera energia (calore latente di fusione). Il passaggio da liquido a gas è l’evaporazione, quello inverso è la condensazione e libera il calore di condensazione. Il passaggio diretto da solido a liquido in entrambi i sensi è detto sublimazione.
I MINERALI
Un minerale è una sostanza naturale solida con due caratteristiche fondamentali
1)una composizione chimica ben definita;
2)una disposizione ordinata e regolare degli atomi.
-Elementi chimici e minerali
I minerali sono formati dalla composizione chimica degli stessi elementi chimici che si trovano nella composizione di tutto l’universo. In rari casi come l’oro e l’argento i minerali sono composti da un solo tipo di elemento, nella maggior parte dei casi invece sono il risultato di una combinazione di due o più elementi, legati tra loro in un composto chimico. Va ricordato che il 98% del peso della crosta terrestre è composto da soli 8 elementi guidati da ossigeno e silicio(75%), alluminio, ferro, calcio, sodio, potassio, magnesio. Questa è la composizione della crosta continentale: la crosta oceanica ha stessa composizione qualitativa ma diversa composizione quantitativa.
-La struttura cristallina dei minerali
La maggior parte dei minerali ha una struttura cristallina, cioè un’impalcatura interna molto regolare e ordinata dalla quale prende origine la forma esterna del minerale detta abito cristallino, macroscopico e quindi ben visibile. Un cristallo è quindi il risultato di un regolare accrescimento di forme poliedriche regolari che si ripetono miliardi di volte atomo dopo atomo. La struttura interna di un cristallo di qualunque minerale è quindi caratterizzata da una disposizione degli atomi nello spazio tale che una stessa configurazione di atomi si ripete a intervalli regolari lungo più direzioni; la struttura tridimensionale che così si realizza viene genericamente chiamata reticolo e si presenta come allineamenti ordinati di atomi. Gli atomi sono in realtà ioni poiché per restare legati tra loro assumono una carica negativa o positiva. L’esistenza di atomi diversi genera quindi inevitabilmente reticoli cristallini diversi. Ma il dover obbedire a leggi di simmetria riduce le possibili classi a 32, suddivise a loro volta in diverse forme semplici che possono combinarsi tra loro per ottener delle forme complesse.
-Proprietà fisiche dei minerali
Oltre alle caratteristiche chimiche fondamentali di un minerale esistono anche alcune proprietà fisiche.
La durezza è la capacità di resistere all’abrasione o alla scalfittura e dipende dalla forza dei legami reticolari. Viene misurata secondo la scala MOHS, una successione determinata empiricamente di 10 minerali ciascuno dei quali viene scalfito dal minerale che lo segue ma può scalfire il precedente.
La sfaldatura è la tendenza di un minerale a rompersi per urto secondo superfici piane parallele a una o più facce dell’abito cristallino e dipende dalla forza dei legami tra gli atomi nelle diverse dimensioni.
La lucentezza misura il grado in cui la luce viene riflessa dalle facce di un cristallo, e si distingue in metallica e non metallica a seconda rispettivamente della loto opacità o trasparenza.
Il colore è una proprietà molto evidente benché l’impurità del minerale possa comprometterne la cromatura, si distinguono i minerali idiocromatici dagli allocromatici (corindone (Al2O3) + cromo = rubino; corindone + ferro e titanio = zaffiro).
La densità o massa volumica dipende direttamente dall’addensamento di atomi nel reticolo e si misura in kg/m3. Anche la pressione influisce sulla densità.
-I minerali delle rocce
I minerali si classificano secondo un criterio cristallochimica in 8 specie minerali le quali comprendono i minerali con stesso tipo di reticolo strutturale e composizione chimica variabile entro certi limiti ben precisi. A quelle 8 classi se ne aggiunge una formata da sostanze organiche. A parte la prima classe, quella degli elementi nativi che formano cristalli con un solo tipo di elemento, gli altri minerali si strutturano a partire da diversi tipi di ossidi e Sali.
SILICATICI:
la grande varietà di questi minerali dipende dalla capacità del silicio di combinare a sé l’ossigeno, stringendo 4 legami per ogni atomo (SIO4)4- e formando così la forma tipica a tetraedro. Questi solidi possono legarsi tra loro: se l’ossigeno è legato a 2 silici contemporaneamente è detto ossigeno-ponte, gli altri ossigeni che si legano a cationi differenti sono gli ossigeni di legame. I principali cationi con cui gli ossigeni possono legarsi sono il magnesio, il potassio, il sodio, il calcio, l’alluminio, il fero ferroso e ferrico (di questi, l’alluminio è fondamentale in quanto è l’unico che può sostituire il silicio nella catena tetraedrica formando così gli alluminosilicati). L’accrescimento della catena di tetraedri è detto polimerizzazione, così i silicati possono nuovamente esser suddivisi in 4 classi in base al modo di legarsi insieme (nesosilicati, inosilicati, fillosilicati, tettosilicati).
NON SILICATICI:
Ricordiamo giusto i carbonatici (componenti essenziali nelle rocce sedimentarie carbonatiche), il gesso e il salgemma. Di scarsa abbondanza nella crosta terrestre, tali minerali hanno però grande rilievo in economia.
-Dove si formano i minerali
Dopo aver analizzato le differenze fisiche dei minerali passiamo ai differenti ambienti di formazione caratterizzati da parametri quali temperatura, pressione, concentrazione dei diversi elementi chimici presenti. I minerali sono infatti il risultato di una serie di reazioni chimico-fisiche, che si possono riassumere nel processo di cristallizzazione, cioè dal passaggio da un aggregato disordinato di atomi ad un insieme di materie rigidamente ordinata. I principali processi che danno origine a un minerale sono:
Cristallizzazione da un materiale fuso che si raffredda.
Precipitazione da soluzioni acquose calde in via di raffreddamento.
Sublimazione di vapori caldi, come le esalazioni vulcaniche, le pareti fredde si rivestono di cristalli.
Evaporazione di soluzioni acquose, soprattutto acque marine.
Attività biologica che porta alla costruzione di gusci o apparati scheletrici.
Trasformazioni allo stato solido: può inoltre accadere che il minerale di formi da un precedente minerale già esistente a causa del cambiamento di temperatura o pressione che modificano l’ambiente di origine del cristallo.
Fonte: http://unitiresistiamo.altervista.org/Minerali.doc
Sito web da visitare: http://unitiresistiamo.altervista.org
Autore del testo: non indicato nel documento di origine
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