Mineral

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Notă despre dezambiguizare.svg Dezambiguizare - Dacă sunteți în căutarea utilizării termenului în dietetică , consultați Săruri minerale .
Minerale

Mineralele (din mineralul latin medieval , derivat din vechea mineère franceză , „ mine ”) sunt corpuri anorganice și naturale, caracterizate printr-o ordonare ridicată la scară atomică și o compoziție chimică bine definită (dar nu fixă) sau variabilă într-un câmp îngust; ele constituie scoarța terestră și alte corpuri cerești . Toate sunt solide (cu excepția mercurului nativ ).

Definiție în Științele Pământului

O definiție mai modernă și mai corectă a mineralului, care respectă standardele IMA (International Mineralogical Association) este o „ substanță solidă cu o compoziție chimică definită (dar nu fixă), de obicei cristalină, care își are originea în urma unui proces geologic (natural) ". Prin compoziție chimică definită, dar nedefinită, se înțelege că compoziția chimică poate varia în anumite limite atâta timp cât raporturile stoichiometrice rămân fixe și neschimbate. Definiția generală a mineralului ca „ solid anorganic cristalin ” este valabilă pentru marea majoritate a mineralelor, dar prezintă unele inexactități, dacă este extinsă la totalitatea mineralelor prezente în natură. In aceea:

  • Nu toate mineralele sunt solide

Mercurul nativ și gheața, de exemplu, sunt lichide la temperatura camerei. Mercurul nativ apare în stare solidă la aproximativ -39 ° C, de obicei în cristale romboedrice, în timp ce apa se solidifică devenind gheață (minerală) la temperaturi de aproximativ 0 ° C.

  • Nu toate mineralele sunt anorganice

De fapt, minerale , cum ar fi ureea , chihlimbar , copal și dinite aparțin clasei de compuși organici .

  • Nu toate mineralele au o structură cristalină

Unele minerale au o structură amorfă, cum ar fi opalul , chihlimbarul , santabarberitul și altele.

Un aspect de importanță fundamentală este acela că o substanță poate fi considerată ca un mineral numai dacă a fost formată printr-un proces geologic. În cazul sintezei de laborator, substanța obținută va fi considerată sintetică și poate fi definită ca mineral doar dacă există un echivalent în lumea naturală, specificând în mod evident formularea sintetică.

Descriere

Au proprietăți fizice și chimice constante, care le permit să fie identificate și distinse între ele. În contextul istoric, expresia regnul mineral a indicat setul de obiecte neînsuflețite, în principal minerale și roci , conform Systema Naturae a lui Linnaeus .

Fiecare tip distinct de mineral este, de asemenea, cunoscut sub numele de specie minerală. [nota 1]

Mineralele se disting pe baza diferitelor proprietăți chimice și fizice . Diferențele de compoziție chimică și structura chimică disting diferitele specii, care au fost determinate de mediul geologic al mineralului când s-a format. Modificările de temperatură, presiune sau compoziția generală a unei mase de rocă pot provoca modificări ale mineralelor sale. În cadrul unei specii minerale pot exista variații ale proprietăților fizice sau cantități minore de impurități care sunt recunoscute de mineralogiști sau de un public mai larg ca o varietate minerală, [2] de exemplu ametistul , o varietate purpurie a speciei minerale cuarț .

În ceea ce privește clasificarea mineralelor în funcție de diferitele lor proprietăți fizice, acestea sunt legate de structura și compoziția lor chimică. Trăsăturile distinctive comune includ structura și obiceiurile cristaline , duritatea , luciul , diafanitatea , culoarea, frotiu , duritatea , descuamarea , fractura , fisilitatea, greutatea specifică , magnetismul , mirosul sau gustul, radioactivitatea și reacția acidă .

Din punct de vedere chimic, mineralele sunt clasificate în funcție de principalii constituenți; cele două sisteme dominante sunt clasificarea Dana și clasificarea Strunz. Deoarece siliciul și oxigenul reprezintă aproximativ 75% din scoarța terestră , există o predominanță clară a mineralelor silicatice pe Pământ, care reprezintă peste 90% din scoarța terestră. [3]

Un mineral poate fi alcătuit dintr - un singur element chimic , cum ar fi aurul (Au), sau a unuia sau mai multor elemente legate între ele într - un compus chimic simplu, cum ar fi cuarțul (SiO2), prin molecule cu formula complexa, de multe ori inclusiv apa de molecule de cristalizare , cum ar fi hidrobasaluminitul Al 4 (SO 4 ) (OH) 10 · 12-36 (H 2 O) , sau mai complexe încă. Termenul mineral implică nu numai compoziția chimică , ci și structura cristalină a materialului.

Prin urmare, compoziția mineralelor variază de la elemente chimice simple până la săruri până la silicați foarte complecși, în timp ce majoritatea compușilor organici sunt de obicei excluși și enumeră mii de forme cunoscute. Studiul mineralelor se numește mineralogie .

Ele pot fi de multe varietăți de culoare, de la opac la vitros, de la unic la multicolor și sunt recomandate pentru școli sau pentru colectare.

Definiție

Definiția mineralului urmează niște criterii foarte precise. [4] Mineralul este un corp cristalin, cu o compoziție chimică definită sau variabilă într-un interval îngust. Acestea se caracterizează prin faptul că au o structură cristalină foarte precisă. La nivel atomic, mineralele cristaline au o rețea cristalină formată prin repetarea unei structuri geometrice numite celula unitară.

Un cristal este un corp solid cu fețe plate care pot fi urmărite înapoi la o figură geometrică specifică. Structura se referă la dispunerea spațială ordonată pe termen lung a atomilor în structura lor moleculară.

Există 32 de aranjamente de bază ale atomilor în trei dimensiuni și toate cristalele cunoscute se încadrează într-unul dintre aceste 32 de aranjamente. Unele minerale dețineau inițial o structură cristalină care a fost ulterior distrusă de radiații, acestea din urmă fiind numite minerale metamctice .

Unele minerale prezintă și fenomenul izomorfismului , adică se poate întâmpla ca două sau mai multe minerale să aibă aceeași structură atomică și o compoziție chimică diferită. Atât compoziția chimică, cât și structura cristalină se combină pentru a defini un mineral. Două sau mai multe minerale pot avea aceeași compoziție, dar o structură cristalină diferită (se numesc polimorfi ). De exemplu, pirita și marcazita sunt ambele sulfuri de fier. În mod similar, unele minerale au compoziții chimice diferite, dar aceeași structură cristalină (se numesc izomorfe ): halită (compusă din sodiu și clor ), galena ( sulfură de plumb - compusă din plumb și sulf ) și periclază (compusă din magneziu și oxigen ) toate au aceeași structură cristalină cubică.

Structura cristalină afectează foarte mult proprietățile fizice ale unui mineral. De exemplu, diamantul și grafitul au aceeași compoziție chimică, dar structurile lor cristaline diferite fac grafitul foarte moale și diamantul foarte dur (este cel mai dur material cunoscut).

Pentru a fi clasificată ca mineral, o substanță trebuie să fie solidă și să aibă o structură cristalină. De asemenea, trebuie să fie un corp solid omogen, de origine naturală, cu o compoziție chimică bine definită. Unele substanțe care nu se încadrează strict în definiție sunt clasificate ca mineraloizi . Exemple clasice de excepții de la această regulă includ mercurul nativ , care cristalizează la -39 ° C, și gheața apoasă, care este solidă doar sub 0 ° C; deoarece aceste două minerale au fost descrise înainte de 1959, au fost adoptate de Asociația Internațională Mineralogică (IMA). [5] [6]

Începând din martie 2018, există mai mult de 5.500 de specii minerale cunoscute; [7] 5.312 dintre acestea au fost aprobate de „ Association International Mineralogical (International Mineralogical Association, IMA), responsabilă cu aprobarea și desemnarea noilor specii găsite în natură. [8]

Minerale, roci și pietre prețioase

Șistul este o rocă metamorfică caracterizată printr-o abundență de minerale de platină. În acest exemplu, roca are importante 3 cm latime silimanit porphyroblasts

Mineralul și roca sunt termeni care indică materiale foarte distincte.

  • Un mineral este un compus chimic găsit în natură, care are o compoziție bine definită și o structură cristalină bine definită. Un cristal este un corp solid cu fețe plate care pot fi urmărite înapoi la o figură geometrică specifică. După cum s-a menționat mai sus, în martie 2018 sunt cunoscute peste 5.500 de tipuri de minerale (aproximativ 50 sunt descoperite în fiecare an datorită progresului tehnologic), clasificate în 3 grupuri, la rândul lor împărțite în 7 sisteme, fiecare incluzând 32 de clase.
  • O rocă este un amestec de una (rar) sau mai multe specii minerale și alte substanțe necristaline (mineraloizi) în proporții diferite și, prin urmare, spre deosebire de un mineral, compoziția chimică a unei roci nu poate fi exprimată cu o formulă chimică. [9] Unele roci, cum ar fi calcarul sau cuarțitul , sunt compuse în principal dintr-un singur mineral, calcit sau aragonit în cazul calcarului și cuarț în al doilea caz. [10] [11] Alte roci pot fi definite prin abundențele relative de minerale cheie (esențiale); un granit este definit de proporțiile de cuarț, feldspat alcalin și feldspat plagioclasic . [12]

Difuzarea mineralelor este foarte variată: un anumit număr de specii minerale (precum cuarțul , mica și ortoclasa ) stau la baza compoziției a numeroase roci și, prin urmare, extrem de răspândite în scoarța terestră. Majoritatea mineralelor sunt silicați. [13] În general, aproximativ 150 de minerale sunt considerate deosebit de importante, fie din punct de vedere al abundenței lor, fie din punct de vedere estetic în ceea ce privește colectarea. [14]

În schimb, multe specii minerale sunt accesorii , adică nu sunt neapărat prezente în rocile care le găzduiesc de obicei. Prin urmare, aceste specii sunt mai puțin frecvente decât cele dintâi (dacă nu chiar foarte rare).

În plus, numeroase specii minerale sunt prezente doar ocazional și, în unele cazuri, au fost găsite câteva exemplare de dimensiuni mici.

Mineralele și rocile cu valoare comercială se numesc minerale industriale . De exemplu, moscovita , o mică albă, poate fi utilizată ca material pentru fereastră (uneori numită isinglass), ca umplutură sau ca izolator. [15] Minereurile brute sunt minerale care au o concentrație ridicată a unui anumit element, de obicei un metal. Exemple sunt cinabru (HgS), un minereu de mercur, sfalerită (ZnS), un minereu de zinc sau cassiterită (SnO 2 ), un minereu de staniu. Pietrele sunt minerale cu o valoare ornamentală și se disting de non-pietre prin frumusețea, durabilitatea și, de obicei, raritatea. Există aproximativ 20 de specii minerale care se califică drept minerale prețioase, care reprezintă aproximativ 35% din pietrele comune. Mineralele gem sunt adesea prezente în mai multe soiuri, astfel încât un singur mineral poate da naștere mai multor pietre prețioase; de exemplu, rubinul și safirul sunt ambele corindon , Al 2 O 3 . [16]

Mod de cristalizare:

  1. Prin solidificare după răcirea materialelor pure, ca în cazul magmei sau lavei;
  2. Prin precipitare și evaporare din substanțe dizolvate în apă, prin suprasaturare (răcire) de ex. stalactite / stalagmite sau prin evaporarea solventului (încălzire) de ex. ser fiziologic;
  3. Pentru îngheț (de la gaz la solid) din vapori de ex. vapori de sulf ;
  4. Prin sublimare de la vapori fierbinți;
  5. Prin activitate biologică ;
  6. Pentru transformări solide - solide determinate de schimbarea condițiilor fizice de echilibru (în principal presiune și temperatură) în care se găsește un mineral (de exemplu, piroxen - granat).

Proprietățile fizice ale mineralelor

Scindarea cubică tipică a unui cristal de sare de rocă
Fractură concoidală tipică a unui cristal de cuarț hialin

Clasificarea unei specii minerale între cele aproximativ 5.500 de specii cunoscute poate fi foarte simplă (pentru aproximativ 300 de specii), dar poate fi și foarte dificilă pentru speciile mai rare. Un mineral poate fi identificat prin unele proprietăți fizice și chimice, unele dintre ele pot fi suficiente pentru a ajunge la o identificare sigură, în alte cazuri este necesar să se recurgă la analize mai aprofundate ( analize chimice , difracție de raze X) costisitoare și cu risc de deteriorare a specimenului.

Proprietățile fizice cele mai utilizate pentru identificare sunt:

  • Duritatea : duritatea unui mineral este măsurată de capacitatea unui mineral de a zgâria sau de a fi zgâriat de alte minerale și este de obicei măsurată în funcție de scara Mohs de duritate a mineralelor, cu valori crescând de la 1 ( talc ) la 10 ( diamant ).
  • Lustre : Indică modul în care suprafața mineralului interacționează cu lumina și poate varia de la opac la sticlos. Este împărțit în luciu metalic (tipic substanțelor care absorb total lumina și sunt opace) și luciu nemetalic (tipic corpurilor mai mult sau mai puțin transparente).
  • Culoare : indică apariția mineralului în lumina reflectată (ceea ce vede ochiul liber). Culoarea unui mineral poate depinde exclusiv de compoziția sa chimică (ca în cazul mineralelor idiocromatice ) sau de prezența impurităților (ca în cazul mineralelor alocromatice ). Culoarea, ușor de identificat, în multe cazuri nu este diagnostic pentru recunoaștere, deoarece aceleași specii mineralogice pot prezenta culori diferite.
  • Greutatea specifică a mineralelor: aproape toate mineralele au o greutate specifică mai mare de 1 (cea a apei). Cele mai frecvente minerale precum cuarțul , calcitul și feldspatul au o greutate specifică care variază între 2,65 și 2,76. Mineralele bogate în elemente metalice au greutate specifică egală sau mai mare de 5. Galena are greutate specifică mai mare de 7 și aur pur mai mare de 19.
  • Birefringența : proprietate optică, evidentă în lumina transmisă, adică prin plasarea mineralului între sursa de lumină și observator. Prin intermediul unui cristal cu proprietăți birefringente este posibilă observarea obiectelor cu contururi duble ( calcitul este un exemplu clasic).
  • Descuamare : descrie modul în care se scot unele minerale. În clivaj, un fragment mineral în părți mai mici, de-a lungul unor planuri de cristalizare preferențiale, păstrând constante valorile unghiulare între diferitele fețe ale fragmentelor, cu alte cuvinte, aspectul cristalin extern este menținut chiar și în cele mai mici fragmente. În secțiuni subțiri, clivajul este vizibil sub formă de familii de linii subțiri, paralele în cadrul familiei unice și care se intersectează la unghiuri constante, prin mineral.
  • Fractură : descrie modul în care unele minerale se rup fără a urma planurile de descuamare. De obicei suprafețele de fracturare nu sunt plane, ci au o morfologie neregulată, prezentând o formă concoidală, neregulată, fibroasă.
  • Densitate : este masa mineralului, relativ la 1 cm³ de volum. Se măsoară cu ajutorul unei balanțe de precizie și a unui picnometru .
  • Conductivitate : constă în verificarea dacă mineralul este un bun conductor electric.
  • Alte proprietăți: diferite tipuri de luminescență (cum ar fi fluorescența ca răspuns la raze ultraviolete , fosforescență și triboluminescență ), magnetism și paramagnetism, radioactivitate , maleabilitate (răspuns la schimbările de formă datorate acțiunii mecanice).

Cu toate acestea, aceste caracteristici din urmă sunt dificil de utilizat ca instrumente de diagnostic.

În cele din urmă, anumite specii minerale pot prezenta un aspect deosebit datorită efectelor optice deosebite.

Clasificare

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Clasificarea mineralelor .

Mineralele sunt clasificate după soi, specie, serie și grup, în ordinea generalității crescânde. Nivelul de bază al definiției este cel al speciilor minerale, fiecare dintre acestea fiind distins de celelalte pe baza proprietăților chimice și fizice unice. De exemplu, cuarț este definit prin ei formula , SiO 2, și printr - o anumită structură cristalină care diferențiază de alte minerale cu aceeași formulă chimică (numită polimorfi ). Când există o gamă de compoziție între două specii minerale, se definește o serie de minerale. De exemplu, seria biotitei este reprezentată de cantități variabile de termeni extremi flogopit , siderofilit , anit și eastonit . În schimb, un grup de minerale este o grupare de specii minerale cu unele proprietăți chimice comune, care împărtășesc o structură cristalină. Grupul piroxenic are o formulă comună de XY (Si, Al) 2 O 6 , unde X și Y sunt ambii cationi, cu X în mod tipic mai mare decât Y; piroxenii sunt silicați cu lanț unic care cristalizează fie în sistemul cristalin ortorombic, fie monoclinic . În cele din urmă, o varietate de minerale este un tip specific de specii minerale care diferă în anumite caracteristici fizice, cum ar fi culoarea sau obiceiurile citalinice. [17]

Mai jos, mineralele sunt împărțite în grupuri și, prin urmare, în funcție de compoziția chimică; grupurile sunt apoi ordonate în funcție de abundența lor în scoarța terestră . Deoarece compoziția acestuia din urmă este dominată de siliciu și oxigen, așa cum sa menționat deja în partea introductivă a acestei intrări, elementele silicatice sunt de departe cea mai importantă clasă de minerale, constituind mai mult de 95% din roci și peste 90% din scoarța Pământului. [18] Mai mult, pe lângă siliciu și oxigen, celelalte elemente comune mineralelor silicatice sunt, de asemenea, foarte răspândite în scoarța terestră, precum aluminiu, magneziu, fier, calciu, sodiu și potasiu. [19]

Cu toate acestea, mineralele nesilicate au o mare importanță economică, în special ca minerale brute. [20] [21] Acestea sunt împărțite în diferite alte clase prin chimia lor dominantă, care include elemente native, sulfuri, halogenuri, oxizi și hidroxizi, carbonați și nitrați, borați, sulfați, fosfați și compuși organici. Majoritatea speciilor minerale nesilicate sunt rare (reprezentând 8% din scoarța terestră în total), deși unele sunt relativ comune, cum ar fi calcitul, pirita , magnetitul și hematitul . Există două stiluri structurale predominante observate la non-silicați: ambalare compactă și tetraedre de legătură asemănătoare silicaților. Structuri de ambalare compacte , care este o modalitate de ambalare densă a atomilor în timp ce minimizează spațiul interstițial. Ambalarea hexagonală compactă implică stivuirea straturilor în care fiecare alt strat este același („ababab”), în timp ce ambalarea cubică compactă implică stivuirea grupurilor de trei straturi („abcabcabc”). Analogi Tetrahedron cu legături de silice includ SO4 (sulfat), PO4 (fosfat), Aso 4 (arseniat) și VO 4 (vanadat). Non-silicații au o mare importanță economică, deoarece concentrează mai multe elemente decât mineralele silicatice. [22]

Silicați

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: silicat .
Asocierea cristalelor roșu intens de granat ( pirop ), cu cristale lamelare de mică ( moscovită ) și cristale albicioase de cuarț

De departe cel mai mare grup este cel al silicaților , compuși în care este prezentă grupa [SiO 4 ] 4- , care are forma unui tetraedru. În marea majoritate a cazurilor, siliciul este în coordonare cvadruplă sau tetraedrică cu oxigenul. În condiții de presiune ridicată, coordonarea siliciului va fi sextuplă sau octaedrică, ca în perovskitele sau polimorful quarzico al stishovitei (SiO2 ). În acest din urmă caz, mineralul nu mai are structura unui silicat, ci cea a rutilului (TiO 2 ) și grupul asociat acestuia, care sunt oxizi simpli. Aceste tetraedre de silice sunt apoi vindecate într-o oarecare măsură pentru a crea diverse structuri, cum ar fi lanțuri unidimensionale, folii bidimensionale și cadre tridimensionale. Mineralul de silicat de bază în care nu s-a produs polimerizare necesită alte elemente pentru a echilibra sarcina cu 4 baze. În alte structuri de silicat, sunt necesare diferite combinații de elemente pentru a reechilibra sarcina negativă rezultată. Siliciul este adesea înlocuit de aluminiu [AlO 4 ] 5- (vicarianță substituțională în funcție de dimensiune), deci vorbim adesea despre alumosilicați. În aceste cazuri, tetraedrele [AlO 4 ] 5 formează aceleași structuri ca tetraedrele nesubstituite, dar cerințele lor pentru echilibrarea tarifelor sunt diferite. [23] Unii silicați importanți, care intră , de asemenea , compoziția multor roci, sunt: feldspat , pyroxenes , granate și mice . Clasificarea silicați trebuie făcută prin analiza dispunerea SiO 4 tetraedre. Silicații tind să fie duri, transparenți la translucizi și cu greutate specifică medie.

Gradul de polimerizare poate fi descris atât prin structura formată, cât și prin câte unghiuri ale tetraedoului (sau atomilor de oxigen coordonați) sunt împărțite (cu aluminiu și siliciu la siturile tetraedrice). [24] Ortosilicații (sau nesosilicații ) nu au legături între poliedre, deci tetraedrele nu au unghiuri. Disilicații (sau sorosilicații ) au două tetraedre care împart un atom de oxigen. Inosilicații sunt silicați cu lanț; silicații cu lanț unic au două colțuri comune, în timp ce silicații cu lanț dublu au două sau trei colțuri comune. La filosilicați , se formează o structură laminară care necesită trei atomi de oxigen împărțiți; în cazul silicaților cu lanț dublu, unele tetraedre trebuie să aibă două unghiuri în loc de trei, deoarece altfel ar rezulta o structură laminară. Pentru silicații cu rame sau tectosilicați, aceștia au tetraedre care împărtășesc toate cele patru colțuri. Silicații inelari sau ciclosilicați , este suficient ca tetraedrul să împartă doar două unghiuri pentru a forma structura ciclică. [25]

Carbonati

Carbonatii sunt acele minerale care contin anionul (CO 3 ) 2- . Ei tind să fie fragili, mulți au decolteu romboedric și toți reacționează cu acidul. [26] Din cauza acestei din urmă caracteristici, geologii de câmp diluează adesea acidul clorhidric pentru a distinge carbonații de necarbonați. Reacția acidului cu carbonații se referă la dizolvarea și precipitarea mineralului, care joacă un rol cheie în formarea rocilor. Carbonatele se formează în cea mai mare parte din cochilii de plancton depuse pe fundul mării, dar se găsesc și în medii supuse evaporării puternice (de exemplu, marele lac sărat din Utah ) sau în regiunile carstice în care dizolvarea și redepunerea carbonaților duce la formarea de peșteri , stalactite și stalagmite . Grupul carbonat este structural un triunghi, unde un cation C 4+ central este înconjurat de trei anioni O 2− ; diferitele grupuri de minerale sunt formate din diferitele aranjamente ale acestor triunghiuri. [27] Cel mai comun mineral carbonat este calcitul (CaCO 3), care poate, în prezența unor concentrații mari de magneziu, forma sa de Polimorf aragonit ; ambele sunt formate din carbonat de calciu și constituenți esențiali ai fundului mării. Dolomitul este un carbonat dublu, cu formula CaMg (CO 3 ) 2 . Dolomitizarea secundară a calcarului este frecventă, când calcitul sau aragonitul se transformă în dolomită. Aceste două specii minerale sunt membre ale grupurilor minerale omonime, cea a calcitului (formula generală XCO 3 ) și cea a dolomitei (formula generală XY (CO 3 ) 2 ). [28]

Sulfati (minerale)

Asocierea celestinei (cristale transparente) și a cristalelor de sulf cu culoarea lor tipic galben intens

Sulfatii contin anionul sulfat (SO 4 ) 2- . Ele tind să fie transparente până la translucide, moi, iar multe sunt fragile. [29] Sulfatele se formează în mod obișnuit sub formă de evaporite , în medii de evaporare în care apele foarte saline se evaporă lent permițând formarea de sulfați și halogenuri pe suprafața sedimentului; în mod alternativ, sulfații pot fi găsiți în sistemele de conducte hidrotermale asociate cu sulfiți, [30] sau ca produse de oxidare a sulfiților. [31] Sulfatul poate fi descompus în minerale anhidre și hidratate. De departe cel mai comun sulfat hidratat este gipsul (sulfat de calciu hidratat, CaSO 4 ⋅2H 2 O). Echivalentul anhidru al gipsului este anhidrita (sulfat de calciu, CaSO 4 ). Alți sulfați de reținut sunt cei din grupa barită, care are formula generală XSO 4 : exemple includ barită (sulfat de bariu, BaSO 4 ), celestină (sulfat de stronțiu, SrSO 4 ) și angițit (sulfat de plumb, PbSO 4 ). [32]

Halogenuri

Halogenurile sunt grupul de minerale în care un halogen (fluor, clor, iod și bromură) este anionul principal. Prin achiziționarea de electroni formează săruri naturale și tind să fie moi, slabe și solubile în apă. Acestea includ fluorina (CaF2), sare comună (cunoscut sub numele de halit sau rocă de sare , NaCl) și sarea de amoniu ( amoniu clorură, NH4CI). Halogenurile, cum ar fi sulfații, se găsesc frecvent în medii puternic evaporate, cum ar fi Marea Roșie . De exemplu, halita și silvita (clorură de potasiu, KCl) se formează în mod obișnuit ca evaporite și pot fi mineralele dominante în rocile sedimentare chimice. Criolitul (hexafluoroaluminat trisodic, Na 3 AlF 6 ), este un mineral cheie în extracția aluminiului din bauxite , deși, având în vedere raritatea sa în natură, este obținută în mod artificial din fluorit. [33]

Oxizi

Oxizii se împart în trei categorii: oxizi simpli, hidroxizi și oxizi multipli. Oxizii simpli se caracterizează prin O 2− ca anion principal și printr-o legătură ionică în primul rând. Oxizii sunt foarte importanți pentru industria minieră, deoarece în multe cazuri sunt extrase din metale importante pentru economie. De obicei se formează sub formă de precipitații în apropierea suprafeței pământului. Pot fi împărțite în continuare în funcție de raportul dintre oxigen și cationi. Grupul periclazelor este format din minerale cu un raport 1: 1. Oxizii cu un raport 2: 1 includ cuprit (oxid cupros, Cu 2 O), cuarț (oxid de siliciu, SiO 2 , foarte abundent în roci) și gheață de apă. Grupul de corindon are un raport 2: 3 și include minerale precum corindonul (oxid de aluminiu, Al 2 O 3 ) și hematitul (oxid de fier, Fe 2 O 3 ). Mineralele grupării rutile au un raport de 1: 2; specia omonimă, rutilul (dioxid de titan, TiO 2 ) este principalul minereu de titan ; Alte exemple includ cassiterite (dioxid de staniu, SnO2, minereu de staniu ) și pirolusit (dioxid de mangan, MnO 2; prime de minereu de mangan ). [34] [35] În hidroxizi, anionul dominant este ionul hidroxil, OH - . Bauxitele sunt principalul mineral brut de aluminiu și sunt un amestec eterogen de minerale hidroxi jasp , gibbsite și böhmite ; se formează în zone cu o rată foarte mare de degradare chimică (în special condiții tropicale). [36] În cele din urmă, oxizii multipli sunt compuși din două metale cu oxigen. Un grup important din această clasă sunt spinelele , cu o formulă generală de X 2+ Y 3+ 2 O 4 . Exemple de specii includ spinel (oxid de magneziu și aluminiu, MgAl 2 O 4 , un constituent comun al mantei Pământului ), cromit (oxid de fier și crom, FeCr 2 O 4 ) și magnetit (oxid feros-feric, Fe 3 sau 4 ). Acesta din urmă se distinge cu ușurință prin magnetismul său puternic, care apare deoarece are fier în două stări de oxidare (Fe 2+ Fe 3+ 2 O 4 ), ceea ce îl face un oxid multiplu mai degrabă decât un singur oxid. [37]

Solfuri

Associazione di galena (cristalli scuri), fluorite (cristallo verdognolo con lucentezza vitrea) e aggregati di piccoli cristalli biancastri di calcite

I solfuri sono composti chimici in cui lo zolfo è combinato con elementi metallici e semimetallici. Essi presentano spesso lucentezza metallica, sono teneri e con elevato peso specifico. Alcuni hanno lucentezza non metallica o sono più duri. Cristalli ben formati e con elevato grado di simmetria costituiscono la regola. Molti solfuri, come la pirite, hanno un odore sulfureo quando sono polverizzati. I solfuri sono suscettibili di degradazione e molti si disciolgono prontamente in acqua; questi minerali disciolti possono in seguito essere ridepositati, il che crea ricchi depositi secondari di minerale grezzo. [38]

I solfuri si classificano in base al rapporto tra il metallo o semimetallo e lo zolfo, ad es. M:S uguale a 2:1 o 1:1. [39] più comuni sono la pirite (solfuro di ferro), la calcopirite (solfuro di rame e ferro) e la galena (solfuro di piombo). Molti solfuri sono minerali grezzi importanti economicamente per l'estrazione dei metalli. Tra gli esempi vi sono la sfalerite (solfuro di zinco, ZnS), la galena (solfuro di piombo, PbS), il cinabro (solfuro di mercurio, HgS) e la molibdenite (solfuro di molibdeno, MoS 2 . [40] La pirite (solfuro di ferro, FeS 2 ) è il solfuro più comune, ma non è un minerale grezzo del ferro, ma può essere ossidato per produrre acido solforico. [41] Legati ai solfuri sono i rari solfosali , nei quali un elemento metallico è legato allo zolfo ea un semimetallo come l' antimonio , l' arsenico o il bismuto . Come i solfiti, i solfosali sono minerali tipicamente teneri, pesanti e friabili. [42]

Fosfati

Il gruppo dei fosfati include minerali con l'unità tetraedrica AO 4 dove A può essere fosforo , antimonio , arsenico o vanadio . Il fosfato di gran lunga più comune è il gruppo dell' apatite , la cui formula generica è Ca 5 (PO 4 ) 3 [F, OH, Cl]; specie comuni all'interno di questo gruppo sono la fluorapatite (Ca 5 (PO 4 ) 3 F), la clorapatite (Ca 5 (PO 4 ) 3 Cl) e l' idrossiapatite (Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH)). I minerali di questo gruppo sono importanti anche in biologia perché si trovano nei denti e nelle ossa di molti animali. Un altro gruppo relativamente abbondante è quello della monazite , che ha una struttura generale di ATO 4 , dove T è fosforo o arsenico, e A è spesso un elemento delle terre rare ( rare earth element , REE). La monazite è importante sotto due aspetti: in primo luogo, come "ricettacolo" dei REE, può concentrare sufficientemente questi elementi da diventare un minerale grezzo; in secondo luogo, gli elementi del gruppo della monazite possono incorporare quantità relativamente grandi di uranio e di torio, che si possono usare per datare la roccia in base al loro decadimento in piombo. [43]

Elementi nativi

Ciottolo con mineralizzazione di elettro

Gli elementi nativi sono quelli che non sono legati chimicamente ad altri elementi. Questo gruppo include metalli ( oro , argento , rame ), alcuni composti intermetallici, semimetalli e non metalli (antimonio, bismuto , grafite, zolfo ). Vi sono poi anche alcune leghe naturali come l' elettro (lega di oro ed argento), fosfuri, siliciuri, nitruri e carburi (i quali si trovano in natura solo in alcuni rari meteoriti ).

I metalli sono tenuti insieme dal legame metallico, che conferisce proprietà fisiche caratteristiche come la lucentezza metallica brillante, la duttilità e malleabilità e la conducibilità elettrica. Gli elementi nativi sono suddivisi in gruppi in base alla loro struttura o ai loro attributi chimici.

Il gruppo dell' oro , con una struttura cubica a impacchettamento compatto, include metalli come l'oro, l' argento e il rame . Il gruppo del platino è simile per struttura al gruppo dell'oro. Il gruppo del ferro - nichel è caratterizzato da varie specie di leghe ferro-nichel. Due esempi sono la camacite e la taenite , che si trovano nei meteoriti ferrosi; queste specie differiscono per la quantità di Ni nella lega; la camacite ha meno del 5-7% di nichel ed è una varietà di ferro nativo , mentre il contenuto di nichel della taenite varia dal 7 al 37%. I minerali del gruppo dell'arsenico consistono di semimetalli, che hanno soltanto qualche proprietà metallica; per esempio, essi mancano della malleabilità dei metalli. Il carbonio nativo si presenta in 3 allotropi, grafite e diamante e lonsdaleite ;il diamante si forma ad altissime pressioni nel mantello, il che gli conferisce una struttura molto più compatta della grafite. [44]

Minerali "lato sensu"

Come eredità delle osservazioni compiute nel passato sui materiali inanimati presenti e rinvenibili in natura, l'aggettivo minerale viene ancor oggi utilizzato, nel linguaggio comune ed in alcuni casi commerciale, anche a sostanze che non presentano composizione chimica stechiometricamente definita o che sono privi di una struttura cristallina, come i composti organici, che se rinvenuti allo stato fossile, sono talvolta definiti con l'aggettivo minerali , ad esempio gli oli minerali .

Nell' industria estrattiva si tende ad attribuire il termine minerale anche a sostanze rinvenibili in natura allo stato liquido o gassoso estraibili dal sottosuolo , tipico il caso del metano o le acque minerali .

Note

Annotazioni

  1. ^ Il concetto di specie minerale è derivato dalla classificazione, della fine del XVIII secolo e dall'inizio del XIX secolo, del mondo naturale in tre regni (animali, piante e rocce). A quel tempo, si credeva che la classificazione mimerale dovesse usare il concetto di specie che veniva già usato per i regni biologici. [1]

Fonti

  1. ^ W. von Engelhardt e J. Zimmermann, Theory of Earth Science , Cambridge, Cambridge University Press, 1988, pp. 101–104, ISBN 0-521-25989-4 .
  2. ^ Definition of mineral variety , su mindat.org . URL consultato il 1º marzo 2018 .
  3. ^ https://www.britannica.com/science/mineral-chemical-compound/Silicates
  4. ^ Melinda Dyar e Mickey E. Gunter, Mineralogy and Optical Mineralogy , Mineralogical Society of America, 2007, pp. 2–4, ISBN 978-0939950812 .
  5. ^ Mercury , su mindat.org . URL consultato il 13 agosto 2012 ( archiviato il 19 agosto 2012) .
  6. ^ Ice , su mindat.org . URL consultato il 13 agosto 2012 ( archiviato il 25 luglio 2012) .
  7. ^ IMA Database of Mineral Properties/ RRUFF Project , su rruff.info , Department of Geosciences, University of Arizona. URL consultato il 1º marzo 2018 .
  8. ^ Marco Pasero et al., The New IMA List of Minerals – A Work in Progress , in The New IMA List of Minerals , IMA – CNMNC (Commission on New Minerals Nomenclature and Classification), novembre 2017. URL consultato il marzo 2018 (archiviato dall' url originale il 5 marzo 2017) .
  9. ^ Chesterman & Lowe 2008 , pp. 15–16 .
  10. ^ Chesterman & Lowe 2008 , pp. 719–21 .
  11. ^ Chesterman & Lowe 2008 , pp. 747–48 .
  12. ^ Chesterman & Lowe 2008 , pp. 694–96 .
  13. ^ Dyar & Gunter 2008 , p. 15 .
  14. ^ Chesterman & Lowe 2008 , p. 14 .
  15. ^ Chesterman & Lowe 2008 , pp. 531–32 .
  16. ^ Chesterman & Lowe 2008 , pp. 14–15 .
  17. ^ Dyar & Gunter 2008 , pp. 20–22 .
  18. ^ Dyar & Gunter 2008 , p. 104 .
  19. ^ Dyar & Gunter 2008 , p. 5 .
  20. ^ Dyar & Gunter 2008 , p. 641 .
  21. ^ Dyar & Gunter 2008 , p. 681 .
  22. ^ Dyar & Gunter 2008 , pp. 641–43 .
  23. ^ Dyar & Gunter 2008 , pp. 104–20 .
  24. ^ Dyar & Gunter 2008 , p. 105 .
  25. ^ Dyar & Gunter 2008 , pp. 104–17 .
  26. ^ Chesterman& Lowe 2008 , p. 431 .
  27. ^ Dyar & Gunter 2008 , p. 667 .
  28. ^ Dyar & Gunter 2008 , pp. 668–69 .
  29. ^ Chesterman & Lowe 2008 , p. 453 .
  30. ^ Chesterman & Lowe 2008 , pp. 456–57 .
  31. ^ Dyar & Gunter 2008 , p. 674 .
  32. ^ Dyar & Gunter 2008 , pp. 672–73 .
  33. ^ Chesterman & Lowe 2008 , pp. 425–30 .
  34. ^ Chesterman & Lowe 2008 , pp. 400–03 .
  35. ^ Dyar & Gunter 2008 , pp. 657–60 .
  36. ^ Dyar & Gunter 2008 , pp. 663–64 .
  37. ^ Dyar & Gunter 2008 , pp. 660–63 .
  38. ^ Chesterman & Lowe 2008 , p. 357 .
  39. ^ Dyar & Gunter 2008 , p. 649 .
  40. ^ Dyar & Gunter 2008 , pp. 651–54 .
  41. ^ Dyar & Gunter 2008 , p. 654 .
  42. ^ Chesterman & Lowe 2008 , p. 383 .
  43. ^ Dyar & Gunter 2008 , pp. 675–80 .
  44. ^ Dyar & Gunter 2008 , pp. 644–48 .

Bibliografia

Riferimenti generali

Ulteriori letture

Voci correlate

Altri progetti

Collegamenti esterni

Controllo di autorità Thesaurus BNCF 5707 · LCCN ( EN ) sh90001070 · GND ( DE ) 4074836-4 · NDL ( EN , JA ) 00566084
Estratto da " https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Minerale&oldid=122565971 "