giovedì 27 marzo 2014

LE PROPRIETÀ FISICHE E CHIMICHE DEI MINERALI (Physical and chemical properties of the minerals)

Amestista

LE PROPRIETÀ FISICHE E CHIMICHE DEI MINERALI

Solo la forma esterna e la simmetria del cristallo dipendono dai legami e dalle posizioni degli atomi. Queste comportano ugualmente importanti proprietà fisiche del minerale, che possono variare con la direzione considerata: la mica, ad esempio, non si divide che parallelamente a un solo piano, i cristalli sono quindi anisotropi; le sostanze amorfe si comportano allo stesso modo in ogni direzione, e sono dunque isotrope. Ogni minerale possiede delle proprietà caratteristiche utili alla sua determinazione.


DENSITÀ

Si intende per densità (peso specifico) di un minerale il rapporto tra il suo peso e il peso di uno stesso volume d'acqua; una determinazione precisa della densità necessita di strumenti particolari. Per la maggior parte dei minerali, questa densità varia da 2 a 4. Una semplice stima del peso di due pezzi di taglia simile permette di distinguere con un po' di pratica: i minerali leggeri di densità da 1 a 2, i minerali di densità media da 2 a 4, i minerali pesanti di densità da 4 a 6 e i minerali molto pesanti con una densità superiore a 6.


PROPRIETA' DI COESIONE

Si raggruppano sotto questo termine la durezza, la sfaldatura, il tipo di frattura e la tenacia, tutte proprietà che dipendono dalla struttura del cristallo e dalla direzione scelta per fare la prova.


DUREZZA

Si può facilmente scalfire un cristallo di calcite con la punta di un coltello; lo stesso tentativo fallisce con il quarzo, in quanto la punta scivola sulla superficie del cristallo e non la riga: questi due minerali hanno una durezza diversa.
Si intende per durezza di scalfitura la resistenza opposta dal cristallo al tentativo di deformare la sua superficie. In altri termini, la resistenza che esso oppone a un'azione meccanica esterna.
Friedrich Mohs (1773-1839) propose una scala relativa di durezza a 10 gradi, dove il minerale rappresenta un grado che scalfisce quello che lo precede: 

1 talco 
2 gesso 
3 calcite 
4 fluorite
5 apatite
6 feldspato
7 quarzo
8 topazio
9 corindone
10 diamante 

(Questi valori sono validi per minerali freschi, non alterati).

È possibile valutare la durezza di un minerale con I'aiuto di mezzi semplici: si possono facilmente rigare con l'unghia i minerali di durezza 1, che sono untuosi al tatto. La superficie dei minerali di durezza 2 si riga ancora con l'unghia.
Un filo o un pezzo di rame riga i minerali fino al grado 3, il temperino fino al 5, e una buona lima intacca pure il quarzo; i minerali di durezza superiore a 6 rigano il vetro (durezza 5), mentre quelli compresi tra 8 e 10 nella scala non sono neanche più segnati da una buona lima, si può loro strappare delle scintille.
Per determinare la durezza si rigano con il minerale da esaminare alcuni minerali di durezza crescente, fino a che ciò diventa possibile; poi si verifica con un campione di durezza appena superiore.
E in modo opposto che si cerca di rigare un minerale incluso in una roccia mediante dei minerali-campione di durezza decrescente.
Con un po' di pratica ci si rende facilmente conto se il minerale scivola sulla superficie, o la riga producendo un leggero rumore.
Possono verificarsi i seguenti casi:

1. Le durezze sono le stesse se il minerale e il campione non si rigano vicendevolmente.

2. Saranno ancora uguali se si rigano I'un l'altro; i vertici e gli spigoli di un cristallo sono sovente più resistenti delle sue facce o del suo piano di sfaldatura. Si può infatti rigare il piano di sfaldatura di un gesso con lo spigolo di un altro cristallo di gesso.

3. Un minerale che righerà un primo campione e sarà rigato dal campione di grado superiore avrà la sua durezza compresa tra quella dei due campioni di paragone; si definiscono così dei semi-gradi.

Malgrado l'apparente semplicità di questa determinazione di durezza, alcuni fattori possono falsare il risultato: la durezza può così essere molto diversa per due differenti direzioni di uno stesso cristallo; è il caso dei prismi di distene (o cianite). In direzione verticale, la durezza è di 4 - 4,5, e perciò la punta di un coltello lascia una traccia, mentre trasversalmente è di 6 - 7, non rigabile con il coltello. Questo minerale deriva d'altronde il suo nome da questa particolarità eccezionalmente accentuata.
E' necessario quindi eseguire la prova di durezza in diverse direzioni. Alcuni aggregati teneri sono talvolta cosparsi di minerali più duri dei cristalli dello stesso minerale; può essere molto difficile rigare con l'unghia un pezzo compatto di gesso.
Al contrario, alcuni aggregati porosi sembreranno avere una durezza minore, ciò che deriva dalla presenza di lacune tra i granuli. Si può così rigare facilmente la craie con I'unghia, sebbene sia formata da cristalli di calcite di durezza 3.
I campioni alterati sono un'altra causa di errore. Un'esatta determinazione della durezza di minerali pulverulenti, di efflorescenze o di aggregati aciculari o scagliosi non è possibile con mezzi semplici. E meglio in questi casi adottare altri criteri di determinazione.


SFALDATURA

Il colpo di un martello o la pressione di un coltello permettono di separare delle lamine di sfaldatura da alcuni cristalli. Sono dei piccoli pezzi limati da piani di sfaldatura. La sfaldatura avviene lungo i piani di minima coesione. Alcuni minerali possono sfaldarsi secondo direzioni diverse: il salgemma e la galena, parallelamente alle facce del cubo; la fluorite secondo le facce dell'ottaedro; la calcite secondo il romboedro.
Altri minerali, come la mica o il gesso, si sfaldano perfettamente in una direzione, mentre in un'altra la sfaldatura è imperfetta o, di solito, impossibile. Osservando attentamente spesso si notano all'interno dei cristalli trasparenti dei fini piani di sfaldatura aventi delle direzioni cristallografiche ben definite.


FRATTURA
Numerosi minerali, come ad esempio il quarzo e I'opale, non si sfaldano in nessuna direzione; la maggior parte di essi si spezza irregolarmente. A seconda delle superfici di frattura si distinguono fratture piane, disuguali, concoidi, semiconcoidi, ruvide. 
I metalli e i minerali tenaci hanno una frattura ruvida. 
La frattura può servire come criterio di determinazione.


ALTRE PROPRIETÀ MECCANICHE

Parecchi minerali (pirite, quarzo, opale) si scheggiano sotto il martello scricchiolando: sono detti fragili. I minerali teneri, al contrario, vanno in polvere senza produrre schegge.
Si possono laminare i minerali malleabili come i metalli puri, ad esempio; non sì forma della polvere se li si schiaccia. Una sottile lamina di mica può essere piegata con le dita: quando ha termine la pressione, essa riprende la sua forma iniziale; tali minerali sono detti elastici. Altri come il gesso o I'antimonite si possono piegare, ma restano poi deformati; si dice che sono flessibili. Queste proprietà permettono di distinguere con certezza due minerali simili, come la mica, elastica, e la clorite, flessibile.


COLORE

Alcuni minerali hanno un colore così puro, così splendente, da essere utilizzati come coloranti nelle vernici. Si usano sovente nel linguaggio comune i termini verde smeraldo, rosso rubino, blu turchese, ametista ecc.
Il colore di un minerale è uno dei principali criteri di determinazione, ma non sempre è costante, e non rappresenta una caratteristica del minerale. Si conoscono parecchi minerali il cui colore rimane fisso: la malachite è sempre verde, la grafite nera, lo zolfo giallo. 
Un gruppo importante di minerali, come il quarzo (cristallo di rocca), la calcite, il salgemma, incolori quando sono puri, si colorano quando contengono delle impurezze: si conoscono così del sale blu, del quarzo giallo, rosa, violetto o bruno.
La fluorite esiste in tutta una gamma di colori.
La tormalina, l'apatite e il berillo possono prenderne diversi. 
Il colore non è evidentemente un segno distintivo di questi minerali a tinta variabile. 
Il colore deriva sia da elementi in tracce distribuiti nel reticolo cristallino, sia da diversi pigmenti, impurezze, inclusioni inglobate dal cristallo ospite.
Può anche essere stato causato da un irraggiamento radioattivo.
Il colore di parecchi minerali cambia con l'illuminazione: l'alessandrite è ad esempio verde alla luce del giorno e viola alla luce artificiale.
Vi sono anche certi cristalli la cui intensità di colore varia quando li sì faccia ruotare davanti alla luce. Il colore di un cristallo di cordierite passa dal blu al giallo durante la rotazione: il motivo è dovuto al fatto che l'assorbimento luminoso di tali cristalli, detti policroici, dipende dalla direzione della luce.
La tinta di alcuni cristalli può ancora essere modificata da una specie di pellicola differentemente colorata: i minerali sono così offuscati da un'ossidazione superficiale fresca e, se possibile, a una luce.attenuata piuttosto che alla luce del sole o di una sorgente artificiale.
Tutta una serie di pietre preziose perdono la loro meravigliosa colorazione quando abbiano trascorso un certo periodo di tempo al sole: lo smeraldo perde il suo verde profondo, l'ametista e il quarzo rosa impallidiscono.
Numerosi altri minerali contenenti argento sono ugualmente sensibili alla luce, come la pirargirite e la proustite; l'esposizione alla luce fa apparire un leggero velo nero. 
I collezionisti dovrebbero proteggere tutti questi minerali dalla luce.
Il realgar rosso vivo si comporta allo stesso modo: si colora inesorabilmente di giallo dorato alla luce. Queste variazioni di colore avvengono tuttavia molto lentamente. 
Da molto tempo si sa anche cambiare il colore dei minerali, e anche molto più in fretta di quanto faccia la natura; si può fabbricare per riscaldamento il citrino giallo a partire dall'ametista viola; diamanti, rubini e zaffiri sono artisticamente migliorati, "abbelliti" da raggi radioattivi o ultravioletti.
Il cristallo di rocca si trasforma con un forte irraggiamento in quarzo affumicato. 
L'agata, quando è di un color grigio senza nessuna attrattiva, può essere tinta, proprio come i tessuti, per immersione in una soluzione di anilina bollente.


COLORE DELLA POLVERE (striscia)

È il colore della striscia che ci dirà se il minerale ha un colore proprio o se è stato colorato: sfregando vigorosamente il minerale da determinare su una lastra ruvida di porcellana non verniciata, il minerale lascia una striscia colorata che può servire alla determinazione; ma non si dimentichi che, avendo la porcellana una durezza di 6 - 6,5 nella scala di Mohs, i minerali più duri non lasceranno dietro che la polvere bianca di porcellana.
Sarà sempre possibile polverizzarli in un mortaio.
I minerali colorati producono sempre una striscia di colore leggermente più chiaro, i minerali incolori e bianchi avranno sempre una striscia bianca; sarà lo stesso bianca o leggermente grigia la striscia di minerali colorati artificialmente, o da impurità e pigmenti; essa può talvolta essere sfumata, ma di un colore debolmente'pronunciato la cui intensità dipende dalla concentrazione dei pigmenti.
I minerali con lucentezza metallica sono caratterizzali da un'importante differenza tra il loro colore e quello della loro striscia: la pirite gialla ha una strisce nero-verdastra; l'ematite nera, una striscia rosso ciliegia; la wolframite nera, una striscia bruna, e la cassiterite, una striscia quasi incolore.
Una striscia colorata permetterà dunque una determinazione molto più facile del minerale piuttosto che una striscia debolmente colorata oppure incolore.


LUCENTEZZA

Come il colore è un efficace metodo di determinazione. La lucentezza dipende dal modo con cui la luce è riflessa o rifratta, cosi come dalla qualità della superficie del cristallo.
Si distinguono i minerali con lucentezza metallica e non metallica tuttavia, quando non è possibile distinguerli, si parla talvolta di lucentezza submetallica.
I minerali metallici opachi (pirite, galena ecc.) che hanno un forte potere riflettente hanno una lucentezza metallica. Per un altro importante gruppo di minerali come la blenda, la cassiterite, il rutilo ecc. può essere difficile definire la lucentezza.
Si distinguono parecchie categorie di minerali a lucentezza non metallica a seconda dell'intensità e della qualità della lucentezza:

1. Lucentezza adamantina, come il diamante
2. Lucentezza vitrea
3. Lucentezza grassa
4. Lucentezza opaca, di minerali con debole potere riflettente.

La lucentezza può essere legata alla struttura di un aggregato o a una direzione di sfaldatura dominante: gli aggregati fibrosi hanno sovente una lucentezza sericea, come l'amianto, mentre i minerali costituiti da strati sottili hanno una lucentezza madreperlacea.


TRASPARENZA

La trasparenza di un minerale è una qualità che varia gradualmente: un minerale attraverso il quale si può facilmente leggere è trasparente. La maggior parte dei cristalli incolori, cristallo di rocca, salgemma o topazio, appartiene a questo gruppo.
La trasparenza dipende anche dalla struttura del minerale: certi aggregati a grana fine di gesso o di mica non sono trasparenti o appena traslucidi, quando ì monocristalli degli stessi minerali sono trasparenti. Ma se si osservano con una piccola lente i piccoli granuli degli aggregati di cui sopra, si nota che in effetti essi sono trasparenti.


INDICE DI RIFRAZIONE

L'indice di rifrazione è un'importante costante ottica di ogni minerale: la sua esatta determinazione richiede delle apparecchiature particolari. Il passaggio di un raggio luminoso all'interno di un cristallo anisotropo dà luogo a due raggi rifratti; questa doppia rifrazione si esprime con l'esistenza di due immagini di uno stesso oggetto visto attraverso tale cristallo, ad esempio della calcite molto trasparente.


LUMINESCENZA

Parecchi minerali come la scheelite e la willemite, irradiati all'ultravioletto, si illuminano di un colore particolare, che in alcuni casi può durare per un certo tempo. La fluorite, riscaldata in una stanza scura, si illumina: si ha la termoluminescenza. Si ottiene un altro tipo di luminescenza, la triboluminescenza, sfregando alcuni minerali. 
Questi diversi tipi di luminescenza costituiscono delle proprietà tipiche, e forniscono un modo semplice dì determinare alcune specie minerali.


CONDUCIBILITÀ TERMICA

Se si tengono in mano un pezzo d'ambra e un pezzo di rame, è quest'ultimo che sembra più freddo. Questa impressione è dovuta alla diversa conducibilità termica dei due minerali. 
I gioiellieri possono distinguere in questo modo le pietre preziose dalle loro imitazioni in vetro: essi mettono le pietre sulla loro guancia, dove la pelle è più sensibile al calore. Possiamo includere nella stessa categoria le proprietà fisiologiche; al tatto, la grafite e il talco sono lisci, mentre il gesso e il caolino sono secchi e ruvidi. I minerali solubili nell'acqua, come il salgemma, la silvite, l'epsomite, hanno un gusto caratteristico: salato, amaro, acre. Altri minerali, come Io zolfo, l'arsenopirite e la fluorite, hanno un odore facilmente riconoscibile, che si forma soprattutto quando si spezza il minerale o lo si percuote.



MAGNETISMO

I frammenti o la polvere di certi minerali, soprattutto quelli che hanno un elevato tenore in ferro, possono essere separati dai minerali simili con l'ausilio di una potente calamita. La magnetite e la pirrotina sono esse pure magnetiche e attirano la limatura di ferro. Certi minerali, come ad esempio l'ematite, diventano magnetici quando sono riscaldati al rosso.



LE PROPRIETÀ CHIMICHE

La determinazione dei minerali in base alle loro proprietà chimiche richiede, oltre a un'attrezzatura specializzala, una profonda conoscenza della chimica analitica.
Esiste tuttavia, anche per il profano, un semplice mezzo per distinguere i carbonati, ed è il solo che  indicherò qui: i carbonati sono attaccati da una soluzione poco concentrata di acido cloridrico.
E in questo modo che si può distinguere con sicurezza un pezzo di calcite da una pezzo di gesso dello stesso colore bianco: una goccia di acido sul gesso non reagirà, al contrario scioglierà la calcite liberando anidride carbonica, con viva effervescenza.



ORDINE ALFABETICO DI TUTTI I MINERALI
A - B - C - D - E - F - G - H - I - J - K - L - M - N - O - P - Q - R - S - T - U - V - W - X - Z

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