I minerali

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Valitutti, Falasca, Amadio Lineamenti di chimica © Zanichelli editore 2019

La Terra è costituita da tre gusci
concentrici:

● crosta, strato molto sottile, formata

da silicio, ossigeno, pochi metalli

● mantello, prevalentemente solido,

con maggior percentuale di metalli
come ferro e magnesio e minor
quantità di silicio e ossigeno

● nucleo, fluido nella parte più

esterna e solido in quella interna,
formato in prevalenza da metalli.

La struttura geologica della Terra

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Valitutti, Falasca, Amadio Lineamenti di chimica © Zanichelli editore 2019

La crosta e la parte più esterna del mantello costituiscono
la litosfera.

La litosfera è l’unica parte della Terra che può essere
studiata direttamente ed è formata da corpi solidi, le rocce,
cioè aggregati di minerali.

Si trasforma continuamente per effetto di:

● processi endogeni (terremoti, eruzioni vulcaniche)

● processi esogeni (scambi tra atmosfera, idrosfera,

biosfera e litosfera).

La struttura geologica della Terra

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I minerali

S. Klein, Il racconto della Chimica e della Terra © Zanichelli editore 2018

Un minerale è una sostanza
solida naturale e avente una
composizione chimica ben
definita espressa da una
formula chimica.

La crosta terrestre è costituita
quasi per il 90% da quattro
elementi chimici: ossigeno,
silicio, alluminio e ferro.

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I Minerali: I mattoni delle rocce

Minerale: Sostanza solida cristallina
naturale, generalmente inorganica,
con una composizione chimica
specifica

Quarzo

Solido – esclude gas e liquidi.
Naturale – le versioni sintetiche (es.

diamanti artificiali) non sono
considerate minerali

Cristallino - ordinamento a scala

atomica: reticolo strutturale interno di
atomi (o ioni) disposti secondo un
modello geometrico regolare.

Composizione chimicadefinita – la sua

composizione può essere espressa da
una specifica formula chimica. Quarzo
= SiO2

Formato generalmente per processi

inorganici – sono generalmente
escluse le sostanze organiche. Il
carbone fossile non è considerato un
minerale.

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Valitutti, Falasca, Amadio Lineamenti di chimica © Zanichelli editore 2019

I minerali sono corpi naturali, per lo più solidi e inorganici,
che presentano una composizione chimica definita e
specifiche proprietà fisiche.

Sono considerati minerali solo
i solidi formati mediante
processi spontanei negli
ambienti naturali della Terra,
e non i materiali prodotti in
laboratorio o sintetizzati nelle
cellule dei viventi.

I minerali

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S. Klein, Il racconto della Chimica e della Terra © Zanichelli editore 2018

Abito cristallino

La natura delle particelle, il modo in cui sono disposte
nel reticolo cristallino e le condizioni in cui si è originato
un minerale determinano la forma con cui si accrescono
i suoi cristalli, detta abito cristallino.

Ogni minerale può presentare uno o più abiti cristallini
caratteristici.

I minerali

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S. Klein, Il racconto della Chimica e della Terra © Zanichelli editore 2018

Nella maggioranza dei casi i minerali sono solidi
cristallini. I minerali amorfi sono piuttosto rari.

Le posizioni di atomi, ioni, molecole in un cristallo si
rappresentano con una serie di punti che definiscono
una figura geometrica tridimensionale detta reticolo
cristallino.

I minerali

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Minerali e stato cristallinoMinerali e stato cristallino

Un minerale quindi è un solido,
un solido non è sempre un
minerale.

E’ questa la differenza fondamentale tra stato solido e
stato cristallino: lo stato cristallino è caratterizzato da
ordine tridimensionale, lo stato solido non
necessariamente (solo se è anche cristallino).

I minerali posseggono una disposizione interna
(di atomi o ioni) ordinata e periodica.
Il complesso di atomi o ioni disposti
ordinatamente e periodicamente viene definito
reticolo cristallino.

I solidi che non hanno struttura
ordinata degli atomi sono detti
vetrosi o amorfi

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Valitutti, Falasca, Amadio Lineamenti di chimica © Zanichelli editore 2019

Nel reticolo cristallino si può identificare un’unità interna
tridimensionale, detta cella elementare, che contiene un
numero preciso di particelle e si ripete sempre uguale nelle
tre dimensioni dello spazio.

Le celle elementari variano in base a:

● natura geometria dei

legami chimici

● tipo e dimensioni delle

particelle.

La struttura interna dei cristalli

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Gli atomi: I mattoni dei minerali

Gli atomi si combinano in reazioni chimiche e sono divisibili in parti più piccole.

Il nucleo contiene quasi tutta la massa dell’atomo ed è fatto di protoni (carica
elettrica positiva +1) e di un numero uguale di neutroni (elettricamente neutri). Il
nucleo è circondato da una nube di elettroni (carica elettrica negativa -1) disposti
in orbitali, assimilabili a gusci concentrici attorno al nucleo. Il numero dei protoni e
degli elettroni si equivale: l’atomo è elettricamente neutro
Ogni elemento ha un numero caratteristico di protoni detto numeroatomico
Protoni e neutroni hanno massa, la massa degli elettroni è trascurabile. Il numero
di massa = protoni + neutroni.

orbitali

Gusci
elettro
nici

Reazioni chimiche e legami nei minerali

La struttura di ogni atomo ne determina il comportamento durante le reazioni
chimiche. Queste si svolgono principalmente per interazione tra elettroni, per 1)
cessione oppure per 2) condivisione di elettroni.
CESSIONE: Alcuni atomi hanno affinità a cedere elettroni (gli atomi che hanno 1 o
2 e nell’orbitale esterno) altri che hanno tendenza ad acquistarli. E.g. Na cede il suo
e, Cl ha 7 e nel livello esterno, che può acquistarne al massimo 8. Legame ionico

1 elettrone
nell’orbitale
più esterno

7 elettroni
nell’orbitale
più esterno

Reazione
chimica

Il Sodio
perde 1
elettrone per
diventare
catione Sodio

Il Cloro
acquista 1
elettrone per
diventare
anione Cloro

Attrazione
elettrica

Composto, cloruro di sodio (NaCl)
formato per attrazione elettrica tra
Na+ e Cl-. LEGAME IONICO

Atomo
di
Sodio

Atomo
di
Cloro

Reazioni chimiche e legami nei minerali

CONDIVISIONE di elettroni. Vengono messi in comune gli elettroni degli orbitali più
esterni. Es. il diamante. Il carbonio ha 4 e nell’orbitale esterno: nel diamante ciascun
atomo mette in comune 1 elettrone dell’orbitale esterno e arriva ad averne 8.
LEGAME COVALENTE.

Ogni atomo
di C
condivide 1
e- con i 4
atomi di C
vicini

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Le proprietà fisiche
dei cristalli

Possiamo classificare i cristalli in quattro tipi:

• ionici;

• molecolari;

• covalenti;

• metallici.

Brady, Jespersen, Hyslop, Pignocchino Chimica.blu seconda edizione © Zanichelli 2020
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Le proprietà fisiche
dei cristalli

I cristalli ionici sono costituiti da cationi e anioni.

→duri, fragili, altofondenti, non conduttori allo stato solido,

ma conduttori se fusi.

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Le proprietà fisiche
dei cristalli

I cristalli molecolari sono solidi in cui le posizioni del
reticolo sono occupate da atomi (argon e kripton solidi) o
da molecole (CO2, SO2 o H2O) legate da forze deboli.

→teneri, bassofondenti, non conduttori.

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Zolfo

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Le proprietà fisiche
dei cristalli

I cristalli covalenti (o solidi reticolari) sono solidi in cui le
posizioni del reticolo sono occupate da atomi legati tra loro
in modo covalente.

→molto duri, resistenti, altofondenti, non conduttori.

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Diamante

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Le proprietà fisiche
dei cristalli

I cristalli metallici sono solidi in cui le posizioni del reticolo
sono occupate da ioni positivi (nuclei + elettroni del core
degli atomi), circondati da un «mare» di elettroni di valenza
delocalizzati, che si estende in tutto il solido.

→da molto duri a teneri, ampio intervallo di punti di

fusione, conduttori, lucenti.

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Rame

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