Minerali e la loro struttura

Chiariamo alcuni termini- 
Definizione di ELEMENTO: è una sostanza che non può essere divisa in altre sostanze più semplici attraverso trasformazioni chimiche.

Definizione di ELEMENTI NATIVI:  sono gli elementi che si trovano in natura, non combinati con altri elementi. Come l'oro, l'argento, il rame, il carbonio (grafite e diamante), anche l'ossigeno, l'azoto, lo zolfo, il mercurio. Gli elementi nativi hanno gli atomi tutti uguali

Definizione di COMPOSTO: quando si hanno due o più elementi combinati chimicamente. Ogni composto ha la propria formula chimica; come la salgemma (il comune sale da cucina) NaCl. 
I composti sono formati da ioni o molecole.

Alcuni minerali

LA MINERALOGIA 

La mineralogia è la materia che studia le origini e la natura dei minerali: sono dei corpi solidi che possono essere nativi o composti.

Il minerale deve avere delle determinate condizioni per essere definito tale!

-Allo stato naturale si deve essere formata attraverso un processo generalmente inorganico.

-Deve avere una propria formula chimica.

-La sostanza deve essere un solido cristallino (particelle regolari nello spazio).

-Deve essere caratterizzato da specifiche proprietà fisiche, come la durezza, la densità.

Ogni minerale è dotato di una particolare forma geometrica, cioè ha un determinato abito cristallino = la forma in cui di aggregano i singoli cristalli o gli aggregati dei cristalli. La struttura del reticolo cristallino è la particolare disposizione interna delle specie chimiche, e determina la forma dei cristalli. 

I cristalli possono essere ionici, covalenti, metallici e molecolari.

I CRISTALLI IONICI sono costituiti da cationi e anioni, che si alternano nel reticolo. (Nella salgemma gli ioni sono tenuti insieme la una forza elettrostatica)

I CRISTALLI COVALENTI sono costituiti da atomi legati covalentemente fra loro a formare una rete che si estende in tutte le direzioni del cristallo. (Atomi di carbonio legati da legami covalenti omopolari li troviamo nel diamante C, mentre i legami covalenti eteropolari si trovano in minerali come il quarzo SiO2).

I CRISTALLI METALLICI sono costituti da cationi circondati da elettroni di valenza in movimento e diffusi in tutto il solido. Possiamo trovarli nei metalli nativi come l'oro (Au) e il rame (Cu).

I CRISTALLI MOLECOLARI sono costituiti da atomi e da molecole neutre tenute insieme da forze deboli. Come nello zolfo S8 e il realgar As4S4. 

FATTORI CHE INFLUENZANO LA STRUTTURA DEI CRISTALLI 

La possibilità che un minerale ha di formarsi in natura è determinata da due parametri, fisici e chimici.

Parametri fisici: le dimensioni delle specie chimiche che si combinano devono far in modo di costituire una struttura cristallina stabile.

Le dimensioni relative degli ioni determinano la loro posizione nel reticolo cristallino; a causa della reciproca attrazione, gli ioni tendono a disporsi in modo che la loro distanza sia minima. 

Se ioni positivi e negative hanno dimensioni diverse, intorno allo ione quello piccolo positivo possono posizionarsi solo tre ioni negativi, di dimensione maggiore.

Disposizione definita coordinazione a tre.

Man mano che la differenza di dimensione degli ioni positivi e negativi diminuisce, la coordinazione diventa a quattro, a sei, a otto, infine a dodici, quando le dimensioni degli ioni sono quasi uguali.

Parametri chimici: le cariche positive e negative devono bilanciarsi perfettamente, affinché la cella elementare sia elettricamente neutra.

Prendiamo ad esempio la salgemma, che per ogni ione Na+ c'è uno ione Cl-. Se gli ioni di segno opposto non hanno lo stesso numero di cariche, gli ioni con numero di cariche minore, sono presenti in quantità maggiore, in modo da tale da bilanciare le cariche di segno opposto.

FONTI: LIBRO DI TESTO "Le scienze della terra"