mercoledì 13 gennaio 2016

AURICALCITE (Aurichalcite) - Carbonati



  
AURICALCITE

(Zn, Cu)5(CO3)2(OH)6

SISTEMA: Rombico
DUREZZA: 2
DENSITÀ: 3,6 - 4,3
SFALDATURA: Perfetta in lamelle
FRATTURA: Fogliacea
COLORE: Azzurro
COLORE DELLA POLVERE: Da bianco ad azzurro pallido
LUCENTEZZA: Da sericea a madreperlacea


L'auricalcite o fiore d'ottone, come veniva chiamata un tempo, si presenta in efflorescenze formate da piccoli cristalli aciculari o sotto forma d'incrostazioni a struttura fibroso-lamellare di colore verde pallido tendente all'azzurro.

CARATTERI DIAGNOSTICI Viene sciolta con una certa effervescenza dall'acido cloridrico.

ORIGINE - Il minerale ha origine secondaria per alterazione dei minerali di zinco e di rame dovuta all'azione di acque carbonicate; si trova infatti nella zona di ossidazione dei giacimenti zinco-cupriferi.
  
GIACIMENTI - L'auricalcite è stata trovata nelle miniere di zinco di Monteponi nell'lglesiente e di Rosas nel Sulcis, in Sardegna. Tracce del minerale sono state notate a Camisolo e Primaluna in provincia di Como e a Campiglia in Toscana. 
Si trova pure a Tsumeb e Mindouli in Namibia, a Chessy presso Lione in Francia, nel distretto minerario di Bisbee nell'Arizona e in alcune località del Cumberland e del Derbyshire in lnghilterra.




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ROSASITE - Carbonati (Carbonates)


ROSASITE

(Cu, Zn,)3CO3(OH)2

SISTEMA: Monoclino
DUREZZA: 4
DENSITÀ: 4
SFALDATURA: Facile
FRATTURA: Irregolare
COLORE: Verde-azzurro

COLORE DELLA POLVERE: Verde-azzurro
LUCENTEZZA: Vitrea


Questo carbonato basico di rame e zinco, che cristallizza nel sistema monoclino, si presenta in masserelle mammellonari fibrose o concrezionate di colore
verde-azzurro chiaro; talvolta si hanno concrezioni di cristalli microscopici.

CARATTERI DIAGNOSTICI - Secondo alcuni autori si tratterebbe di una malachite zincifera.

ORIGINE - È un minerale secondario che si origina nella zona di ossidazione dei giacimenti di zinco, rame e piombo.

GIACIMENTI -  La rosasite, che è piuttosto rara e ha interesse puramente scientifico, venne scoperta a Rosas in Sardegna. Altre località sono Maiuba Hill nel Nevada, Kelly nel New Mexico, Tombstone nell'Arizona (Usa), Durango (Messico) e Tsumeb (Namibia).




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LEUCITE - Silicati (Silicates)

   
LEUCITE

KAlSi2O6

SISTEMA: Tetragonale
DUREZZA: 5,5 - 6,0
DENSITÀ: 2,5
SFALDATURA: Assente
FRATTURA: Concoide
COLORE: Incolore, allocromatico
LUCENTEZZA: Vitrea

Essendo un minerale che può cristallizzare da magmi fusi, la leucite ha strutture reticolari diverse a seconda della temperatura di formazione. Esistono infatti due fasi di questo feldspatoide: nel magma, a oltre 605 °C, si ha la formazione iniziale di leucite con reticolo cristallino cubico e con un abito assai caratteristico, costituito da icositetraedri. 
A una temperatura inferiore, invece, queste forme esteriori si mantengono, ma viene modificata la struttura reticolare del minerale che, da cubica, diviene tetragonale. 
Le facce dei cristalli sono frequentemente dotate di sottili striature, dovute a poligeminazioni, e su di esse si possono talvolta osservare piccoli cristalli scuri di granato melanite, disposti in modo simmetrico. 
La leucite, oltre che in cristalli, si trova anche in granuli compatti dispersi nella roccia. 
È bianca, grigia, oppure incolore.

CARATTERI DIAGNOSTICI - Non è fusibile. Dall'acido cloridrico viene decomposta a caldo con separazione di silice, dall'acido solforico è attaccata invece a freddo. Si altera con facilità trasformandosi in analcime o in caolino.

ORIGINE - Si trova soltanto in lave geologicamente recenti.

GIACIMENTI E USI - Nelle rocce dei vulcani laziali (Ariccia) e della Campania (Roccamonfina, Vesuvio) sono frequentissimi i cristalli bianchi opachi, che raggiungono dimensioni di diversi centimetri di diametro. Nei proietti leucitici, caratteristici dei Colli Albani, sono presenti cristalli molto ricercati dai collezionisti.
All'estero la leucite è reperibile nelle lave dell'Eifel in Germania, negli Stati Uniti e in Canada.

Il minerale estratto a Roccamonfina (Caserta) viene utilizzato nella produzione di concimi chimici.


Leucite del Vesuvio

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ALLUMINIO (Aluminum)

  
ALLUMINIO

L'unico elemento della terza colonna del sistema periodico che abbia grande importanza industriale è l'alluminio. Tale metallo è entrato nella pratica industriale in una epoca relativamente recente, perchè, avendo un'altissima affinità con l'ossigeno, è molto difficile ottenerlo allo stato metallico puro. Una volta però che I'alluminio è puro, non si ossida all'aria, o meglio, si ricopre subito di una sottilissima pellicola di aIlumina (ossido di alluminio) che protegge il metallo sottostante, isolandolo dall'atmosfera. Tale pellicola d'ossido e la rapidità della sua formazione sono però una delle principali difficoltà che si incontrano nella saldatura dell'alluminio e delle sue leghe.

Il minerale di partenza per ottenere l'alluminio è la bauxite (Al2O3•nH2O),  un ossido idrato di alluminio di costituzione chimica non ben definita [contiene solamente il 30-54% di allumina, Al2O3, mentre la restante parte è formata principalmente da silice (ovvero biossido di silicio, SiO2), ossidi di ferro e diossido di titanio]. 
In una prima fase di lavorazione si ottiene dalla bauxite l'allumina pura (ossido), ed in una fase successiva e distinta si ottiene il metallo dall'allumina. 
I processi per ottenere I'allumina sono numerosi, per cui mi limito per brevità a citare il più noto per me, il "Bayer" (prende il nome da Karl Bayer che lo inventò nel 1887).
Secondo tale processo, il minerale viene trattato con soda caustica (idrossido di sodio) NaOH, a 175 °C (fase generalmente chiamata digestione). Questa operazione converte l'allumina in Al(OH)4 e si ha la reazione indicativa:
 \mathrm {Al_2O_3 \cdot nH_2O + NaOH \ \xrightarrow{\triangle} \ Na\left [Al(OH)_4 \right] (+ Fe_2O_3 + TiO_2 + ...)}

La massa di reazione viene lasciata decantare, diluita con acqua, fino ad avere la reazione:
\mathrm {Na\left[Al(OH)_4 \right] \ \xrightarrow{\mathcal 5} \ Al(OH)_3 + NaOH}

Partendo cioè da alluminato di sodio ed acqua si ottiene idrato di sodio e idrato di alluminio. L'idrato di alluminio deve essere poi calcinato a temperature assai alte (1050°) per essere trasformato in ossido secondo la reazione:
\mathrm {2 \ Al(OH)_3 \ \xrightarrow{\triangle} \ Al_2O_3 + 3 \ H_2O}

Qualunque sia il processo col quale è stata ottenuta l'allumina, per ottenere da essa I'alluminio metallico occorre procedere ad una elettrolisi delI'allumina stessa, che si ottiene a caldo (900-950°) in un bagno di criolite (AlF3•3NaF), fluoruro doppio di alluminio e di sodio). 
Si opera in cassoni di ferro, rivestiti internamente di pigiate di carbone, che fungono da catodo, mentre gli anodi, pure di carbone, vengono immersi dall'alto. Occorre regolare accuratamente la tensione applicata agli elettrodi, perchè altrimenti, oltre agli ioni alluminio ed ossigeno, si separano anche quelli sodio e fluoro. 
L'alluminio metallico si separa al catodo, si deposita cioè sul fondo della cella e viene scaricato periodicamente. L'ossigeno, invece, attacca ii catodo (di carbone) formando CO2 e sviluppando quantità notevoli di calore che contribuiscono a mantenere fusa la massa che sta nella cella. 
Il consumo di energia elettrica è assai elevato: da 16 a 22 kwh per kg di alluminio prodotto. Per questo, al sorgere di una grande industria dell'alluminio si accompagna sempre necessariamente la nascita di una poderosa industria elettrica che possa fornire grandi quantità di elettricità a basso costo.

L'alluminio puro trova impiego soprattutto nella costruzione dei cavi elettrici per linee ad alta tensione, mentre per il resto si impiega in lega con altri metalli che ne migliorano in modo sostanziale le qualità meccaniche.

Le leghe possono €essere classificate in cinque gruppi a seconda della loro composizione chimica; leghe al silicio (silumin, alpax), al rame (lega inglese, lega americana, lega tedesca), al magnesio-silicio (anticorodal, aldrey), al rame-silicio e rame-silicio-magnesio (i diversi tipi di duralluminio), al manganese (aluman). 
In tutte queste leghe, l'alluminio entra in proporzione molto alta: 85-95 per cento ed anche oltre (anticorodal, aldrey, aluman).
Tali leghe possono anche suddividersi in leghe da fonderia (silumin, lega inglese, lega americana, anticorodal, duralite) e leghe adatte per lavorazione plastica (laminazione, trafilatura ecc.) come I'alunan, I'aldrey, l'avional e il duralluminio; alcune sono adatte per entrambi i casi (silumi, anticorodal).

Gran parte degli elementi metallici sono solubili nell'alluminio, tuttavia rame (Cu), silicio (Si), magnesio (Mg), zinco (Zn), manganese (Mn), nichel (Ni) sono i leganti utilizzati per l'alluminio a costituire le leghe madri; accanto ad essi si possono impiegare elementi che migliorano alcuni aspetti prestazionali delle leghe, conosciuti come correttivi. Si trovano aggiunte, per scopi particolari, piccole percentuali di titanio, zirconio, cromo, bismuto, piombo, cadmio, scandio, litio, berillio ed anche stagno e ferro, quest'ultimo peraltro sempre presente come impurezza. Quando gli elementi sopra menzionati vengono aggiunti all'alluminio di base da soli si hanno leghe binarie, quando aggiunti a due a due o a tre a tre si hanno rispettivamente leghe ternarie o leghe quaternarie. Ogni elemento possiede il suo particolare effetto, per esempio:

Silicio: migliora la colabilità e riduce il coefficiente di dilatazione; nelle leghe ipereutettiche (Si>12%) conferisce alla lega un certo potere autolubrificante.

Magnesio: aumenta la resistenza alla corrosione in ambiente alcalino e in mare; aumenta il grado di incrudimento e di conseguenza le caratteristiche meccaniche conferibili al materiale per deformazione a freddo.

Manganese: aumenta la resistenza meccanica e alla corrosione anche se in maniera più contenuta del magnesio; è elemento fondamentale per ridurre la formazione di precipitati ferrosi aghiformi (noti come "punte di spillo").

Rame: accresce la resistenza meccanica, soprattutto a caldo, la resilienza e la resistenza a fatica; rende non saldabile la lega.

Zinco: soprattutto se associato al magnesio, conferisce un'elevata resistenza meccanica, migliora la temprabilità delle leghe (con Zn>4% e Cu<1% si ottengono leghe autotempranti), ma riduce la resilienza e l'elasticità del materiale.

Nichel: accresce la resistenza meccanica a caldo.

E' interessante poi nelle lavorazioni industriali e nella successiva utilizzazione, il fatto che alcune leghe di alluminio, sia da fonderia che da lavorazioni plastiche, sono temperabili, di solito con riscaldamento a circa 500° e raffreddamento successivo rapido, cui segue un periodo di "invecchiamento", che può essere a caldo (60-150°) o a freddo, e che dura di solito alcuni giorni. 
Sia durante la tempera che durante il successivo invecchiamento si hanno delle modificazioni nell'assetto microcristallino del materiale, che hanno per conseguenza un notevole miglioramento delle sue qualità meccaniche, portando il carico di rottura da circa 20 kg/mmq (duralluminio) a 40-45 kg/mmq, portandole cioè già nel campo di resistenza degli acciai (che va da 37 kg/mmq in su).