Sistematica dei minerali

Classe I: elementi nativi

oroSi trovano in natura allo stato nativo, cioè non combinati. Possono essere metalli o non metalli.
Ai metalli, caratterizzati da lucentezza, buona conducibilità termica ed elettrica, vi appartiene il gruppo dell'oro che comprende: oro, argento, rame e piombo, che cristallizzano nel sistema cubico. Abbiamo inoltre il gruppo del ferro, con ferro e nichel, rari come elementi nativi sulla terra, ma abbondanti invece nei meteoriti.
Tra i non metalli abbiamo lo zolfo e il carbonio con le due modificazioni: diamante e grafite.
Tra i semimetalli troviamo l'arsenico e antimonio, anch'essi piuttosto rari come tali.

 

Oro proveniente dall'Australia. Foto P. Rodighiero

 

Minerale Formula chimica Elemento estratto Utilizzo
ARGENTO Ag Argento (Ag gioielli - medicinali - fotografie
GRAFITE C Grafite (C) lubrificante solido - matite
DIAMANTE C Diamante (C) gioielli - abrasivo
MERCURIO Hg Mercurio (Hg) termometri - amalgame
ORO Au Oro (Au) gioielli - ortodonzia
PLATINO Pt Platino (Pt) gioielli - catalizzatori chimici
RAME Cu Rame (Cu) fili elettrici - coperture - leghe con Zn, Sn
ZOLFO S Zolfo (S) fiammiferi - industria gomma - vernici - pesticidi

 

Curiosità

  • Molti di questi elementi sono preziosi. Oro, platino e diamanti sono i gioielli per eccellenza.
  • L'oro in gioielleria viene commerciato in lega con rame e argento perché puro al 100% sarebbe troppo tenero e quindi soggetto a piegature.
  • L'uomo estrae l'oro dalle miniere, ma può essere ricercato anche nei fiumi. Ciò accade quando gli stessi nascono da montagne contenenti il prezioso metallo che viene eroso e trascinato a valle dalla corrente.
  • Il diamante e la grafite sono entrambi carbonio puro. Differiscono esclusivamente per la disposizione degli atomi che conferisce compattezza nel caso del diamante e facile sfaldabilità nel caso della grafite. Stessa composizione chimica e valore di mercato così diverso!
  • Molti metalli vengono fusi insieme ottenendo leghe che rispetto al metallo presentano caratteristiche fisiche diverse e particolari (ottone: rame e zinco), bronzo (rame e stagno), peltro (stagno e piombo), ghisa (ferro e carbonio).

 

Classe II: solfuri

zolfoQuesta classe riunisce i composti non ossigenati formati da elementi metallici con elementi del V e VI gruppo. Sono abbondanti in natura e da essi l'uomo ricava il metallo o il semimetallo. Più raramente utilizza lo zolfo. Il Mercurio è l'unico metallo liquido a temperatura ambiente, ma in natura si trova quasi sempre combinato con lo zolfo nel cinabro: solfuro di mercurio (HgS). Il legame più caratteristico è quello covalente insieme a quello metallico.
Vi appartengono la calcocite (s. di rame) la blenda (s. di zinco), la galena (s. di piombo), pirite (s. di ferro). Questi minerali si riconoscono facilmente perché se vengono trattati con una soluzione acquosa di HCl liberano acido solfidrico gassoso dall'odore di uova marce.

 

Zolfo della miniera Cozzodisi (AG). Foto P. Rodighiero

 

Minerale Formula chimica Elemento estratto Utilizzo
ANTIMONITE Sb2S3 Antimonio (Sb) vernici - batterie auto
BLENDA ZnS Zinco (Zn) ottone (con Cu) - pile elettriche
CINABRO HgS Mercurio (Hg) pigmenti rossi - termometri - amalgame
GALENA PbS Piombo (Pb) batterie auto - piombini - schermi protezione
PIRITE FeS2 Zolfo (S) acido solforico - prodotti chimici
SKUTTERUDITE (Fe,Co,Ni)As Arsenico (As) Cobalto (Co) batterie auto (As) - veleno (As) - colori (Co)

 

cinabro antimonite calcopirite

Cinabro del Monte Amiata (GR). Foto P. Rodighiero
Antimonite di Bajut (Romania). Foto P. Rodighiero
Calcopirite (gialla), blenda (nera) e calcite da Casapalca (Perù). Foto P. Rodighiero

 

Curiosità

  • Dai solfuri si ricavano numerosi elementi utili all'uomo.
  • I giacimenti a solfuri sono diffusi in tutti i continenti e poiché i minerali del "cappellaccio" sono soggetti a fenomeni ossidativi in queste miniere sono rinvenibili numerose specie secondarie, stupende per colori e forme.
  • I giacimenti a solfuri sono prevalentemente coltivati nei paesi ad economia povera. Ciò è dovuto allo scarso valore economico dell'elemento estratto.

 

Classe III: alogenuri

boleiteLa classe contiene un numero limitato di specie con legami tra le particelle di natura elettrostatica. Sono sali di acidi alogenidrici, non ossigenati, tra cui i più importanti sono il salgemma (NaCl), la fluorite (CaF2), la silvite (KCl).
Rara è l'atacamite Cu2Cl(OH), e più ancora la boleite Pb3Cu3AgCl7(OH)6.

 

Boleite di Boleo (Messico). Foto P. Rodighiero

 

Minerale Formula chimica Elemento estratto Utilizzo
FLUORITE CaF2 Fluoro (F) dentifricio - prodotti chimici
SALGEMMA NaCl Sodio (Na) e Salgemma alimentazione - prodotti chimici

 

Curiosità

  • fluoriteLa fluorite è un minerale molto utile e le miniere diffuse in tutto il mondo sono ampiamente sfruttate.
  • Sodio e Potassio sono metalli utili sotto forma di sali nell'industria chimica, farmaceutica, alimentare e cosmetica (saponi). Sono contenuti rispettivamente nell'albite e nell'ortoclasio, componenti essenziali delle rocce presenti in eguale distribuzione sulla crosta terrestre. La disgregazione e la dissoluzione trasforma i due elementi in sali solubili che prendono la via del mare, ma nello stesso troviamo tantissimo sodio e poco potassio. Ciò accade perché lungo il percorso dalle montagne al mare i sali incontrano i vegetali che trattengono in maggiore quantità il potassio elemento indispensabile per il loro metabolismo.
  • I derivati fluorurati delle bombole spray, dopo un largo uso negli anni '60 e '70 del novecento sono stati oggi vietati per gli effetti nocivi che hanno nell'atmosfera (buco dell'ozono).
  • Il cloro è utilizzato nella potabilizzazione delle acque.

 

Quarzo su fluorite dalla Val d'Ossola. Foto P. Rodighiero

 

Classe IV: ossidi e idrossidi

rubinoGli ossidi sono minerali molto comuni che presentano generalmente legami ionici. Si possono formare anche per ossidazione superficiale di minerali metallici.
Vi appartengono la magnetite, ematite, corindone, rutilo, quarzo, calcedonio e la sua varietà pregiata: l'agata. In genere sono minerali molto duri, alcuni sono abbondanti mentre altri sono molto rari e quindi ricercati come il rubino e lo zaffiro.
Idrossidi sono invece i composti che nella loro formula chimica contengono il gruppo OH-. Dagli ossidi l'uomo ricava numerosi metalli di notevole importanza pratica.

 

Corindone varietà rubino dall'India. Foto P. Rodighiero

 

Minerale Formula chimica Elemento estratto Utilizzo
BAUXITE Al2O3.nH2O Alluminio (Al) lattine - leghe
CASSITERITE SnO2 Stagno (Sn) peltro (lega con piombo) - saldature - bronzo
CORINDONE Al2O3 Corindone gioielleria (rubino/ zaffiro)
CROMITE FeCr2O4 Cromo (Cr) leghe - cromatura
LIMONITE Fe2O3.nH2O Limonite coloranti
MAGNETITE Fe3O4 Ferro (Fe) acciai e ghisa
PIROLUSITE MnO2 Manganese (Mn) pile a secco - acciai speciali
QUARZO SiO2 Silicio (Si) orologi - transistor - ottica
RUTILO TiO2 Titanio (Ti) protesi ortopediche - acciai speciali

 

Classe V: carbonati, nitrati e borati

rodocrositeSono minerali molto comuni e abbondanti, caratterizzati da un aspetto generalmente litoide, alta birifrangenza dovuta al gruppo carbonato, spesso disposto in strati paralleli.
Trovano larga applicazione industriale come materiali ornamentali, nella fabbricazione delle ceramiche e per la preparazione di materiali refrattari. Da essi si estraggono magnesio, manganese, bario. La malachite, minerale verde, è stata utilizzata fin dall'antichità come pietra ornamentale. Nelle formule chimiche ritroviamo sempre lo ione carbonato (CO32-) che dà il nome a tutto il gruppo (carbonati).
Vi appartiene la calcite, (c. di calcio), magnesite (c. di magnesio), siderite (c. di ferro), dolomite (sale doppio di calcio e magnesio). Carbonati con OH: azzurrite e malachite. Danno effervescenza con sviluppo di anidride carbonica se trattati con HCl.

 

Rodocrosite e quarzo da Trepça (Kosovo). Foto P. Rodighiero

 

Minerale Formula chimica Elemento estratto Utilizzo
CALCITE CaCO3 Calcio idrossido calce e cemento
MAGNESITE MgCO3 Magnesio (Mg) leghe - fuochi artificio - farmaci
SIDERITE FeCO3 Ferro (Fe) acciai e ghise
BORACE Na2(B4O5(OH)4).8H2O Acido borico chimica - farmaci

 

Classe VI: solfati, cromati, molibdati e wolframati

celestinaMinerali estremamente diffusi in natura dove possono formarsi per origine primaria idrotermale (barite), da esalazioni vulcaniche (metavoltina) o per origine sedimentaria come il gesso. Solfati, cromati, molibdenati e wolframati sono circa 170 specie di minerali caratterizzati da un gruppo anionico [XO4]-- dove X è uno ione bivalente quale S, Cr, Mo, W. Cristallizzano nel sistema rombico.
I più importanti minerali sono l'anidrite (s. di calcio), che quando si idrata diventa gesso; barite (s. di bario); anglesite (s. di piombo). Rarissimi sono i tellurati e i cromati, di cui ricordiamo la crocoite; mentre assai più diffusi sono molibdati (wulfenite: PbMoO4) e wolframati (Scheelite: CaWO4).

 

Celestina su zolfo della miniera Floristella (EN). Foto P. Rodighiero

 

Minerale Formula chimica Elemento estratto Utilizzo
BARITE BaSO4 Barite fuochi artificiali - radiopacante Rx
CELESTINA SrSO4 Sali di Stronzio ceramica - fuochi d'artificio
GESSO CaSO4.2H2O Solfato di Calcio (anidro) gessetti lavagna - gesso da presa
WOLFRAMITE (Fe,Mn)WO4 Wolframio (W) fili lampadine - acciai termoresistenti
WULFENITE PbMoO4 Molibdeno (Mo) acciai speciali nell'industria aeronautica

 

Curiosità

  • anglesiteI fuochi d'artificio sono originari dell'estremo Oriente. Il rosso si ottiene con il carbonato di stronzio, il giallo con il sodio, il verde con sali di bario o con borati. Il magnesio e l'alluminio rendono i colori più brillanti. Tutti gli anni a Montecarlo si svolge il campionato mondiale di fuochi artificiali.
  • L'esame radiografico all'intestino viene eseguito dopo ingestione del "bario"; che è una sospensione di solfato di bario. Il bario è velenosissimo come tutti i metalli pesanti, eppure nessuno ha mai corso rischi. Ciò è dovuto all'insolubilità del sale e quindi alla sua mancata assimilazione da parte dell'intestino.
  • Il filamento delle lampadine è di wolframio ed è portato ad incandescenza dal passaggio di corrente provocando in tal modo la luce.

 

Anglesite. Foto P. Rodighiero

 

Classe VII: fosfati, arseniati e vanadinati

vanadinite

Il fosforo in natura si trova sempre combinato sotto forma di fosfato. Entra nel ciclo degli organismi viventi per i quali è indispensabile; gli accumuli delle loro spoglie e dei loro escrementi costituiscono depositi di importanza industriale rilevante per il recupero dei fosfati. I fosfati sono caratterizzati dallo ione [PO4]3- con struttura tetraedrica simile a quella dei silicati. Il più importante minerale è l'apatite (f. di calcio), costituente importante delle ossa.

piromorfiteArseniati e vanadati sono caratteristici minerali secondari formatisi in giacimenti di complessa costituzione. Tra gli arseniati ricordiamo l'eritrite Co3(AsO4)2.8H2O e tra i vanadati la vanadinite Pb5[Cl(VO4)3].

 

A destra: vanadinite da Taouz (Marocco). Foto P. Rodighiero
A sinistra: piromorfite, un clorofosfato di piombo, da Gennamari (CA). Foto P. Rodighiero

 

Minerale Formula chimica Elemento estratto Utilizzo
APATITE Ca3(PO4)2 Fosforo (P) chimica - concimi - fiammiferi
VANADINITE Pb5[Cl(VO4)3] Vanadio (V) acciai speciali ad alta resistenza - colori

 

Classe VIII: silicati

Vedi più sotto.

cavansite

Cavansite su stilbite da Wagholi (India). Foto P. Rodighiero

 

Classe IX: minerali organici

Sono rari e generalmente derivano da processi biologici.


 

Silicati

tetraedroSono minerali molto comuni ed estremamente diffusi in tutti i tipi di rocce. Enorme è la loro importanza sia mineralogica che petrografia e soprattutto industriale. Dai silicati si ottengono infatti metalli di grande valore economico, pietre ornamentali e prodotti industriali di notevole rilevanza.

Hanno una formula complessa e sono formati dall'unione di vari elementi con SiO44-. La struttura base è quindi il tetraedro con silicio al centro e 4 ioni di ossigeno ai vertici.

 

Minerale Formula chimica Elemento estratto Utilizzo
ALBITE Na(AlSi3O8) Albite ceramica
BERILLO Be3Al2(Si6O18) Berillio (Be) leghe leggere - gioielli
CAOLINITE Al2Si2O5(OH)4 Caolinite ceramica
GRANATO Fe3Al2(SiO4)3 Granato gioielli - abrasivi
LEPIDOLITE KLi2Al[(F,OH)2S4O10] Litio (Li) leghe leggere - pile
MUSCOVITE KAl2(OH,F)2AlSi3O10 Muscovite cosmesi (brillantini) - isolante
STILBITE Ca(Al2Si7O18).7H2O Stilbite addolcitore acque
TALCO Mg3((OH)2Si4O10) Talco lubrificante secco - borotalco
ZIRCONE ZrSiO4 Zirconio (Zr) e Zircone leghe anticorrosive - gioielleria

 

Curiosità

  • Alcuni silicati sono particolarmente belli e sufficientemente duri per essere utilizzati in gioielleria: berilli (acquamarina e smeraldo), topazio, zircone; granati.
  • Le miche un tempo venivano usate come isolanti termici ed elettrici.

 

Nesosilicati

granatonesosilicatoI tetraedri [SiO-]4- rimangono isolati e il legame tra loro è stabilito da cationi bivalenti le cui valenze positive saturano le cariche libere. Il rapporto Si:O=1:4. Hanno generalmente abito tozzo durezza, peso specifico e indice di rifrazione elevati.
Fra i nesosilicati abbiamo l'olivina, i cui ioni sono Fe2+ e Mg2+, lo zircone e il granato.

 

Granato demantoide dalla Val Malenco (So). Foto P. Rodighiero

 

Sorosilicati

emimorfitesorosilicatoDerivano dall'unione di due tetraedri [Si2O7]6- che mettono in comune un solo vertice. Le cariche vengono saturate da cationi diversi dal silicio.
Gli epidoti sono importanti minerali di rocce del metamorfismo regionale.

 

Emimorfite da Mapimì (Messico). Foto P. Rodighiero

 

Ciclosilicati

ciclosilicatotormalinaPresentano una struttura ad anello di tetraedri SiO4. Gli anelli possono essere semplici, costituiti da 3, 4, 6 tetraedri [SinO3n]2n- collegati con i vertici. Hanno rapporto Si:O=1:3 e danno rispettivamente tetraedri [Si3O9]6-, [Si4O12]8-, [Si6O18]12-.
Negli anelli doppi il rapporto silicio/ossigeno è Si:O=1:2.5 e i tetraedri sono [Si6O15]6-, [Si8O20]8-, [Si12O30]12-.
I ciclosilicati sono caratterizzati da abiti prismatici trigonali, tetragonali ed esagonali.
Appartengono a questo gruppo il berillo e la tormalina.

 

Tormalina di S. Piero in Campo (Isola d'Elba). Foto P. Rodighiero

 

inosilicato doppioinosilicato singoloInosilicati

actinoliteI tetraedri sono concatenati in maniera indefinita in una direzione, con due atomi di ossigeno in comune e possono formare catene singole [Si2O6]4-, con Si:O=1:3 come nei pirosseni, oppure catene doppie [Si4O11]6- negli anfiboli.

Vista la disposizione dei tetraedri, sono prevalenti gli abiti aciculari o fibrosi, perciò i minerali si sfaldano molto facilmente.

 

Actinolite. Foto P. Rodighiero

 

Fillosilicati

fillosilicatocrisocollaSi ha lo sviluppo bidimensionale indefinito dei tetraedri [Si4O10]4-, i quali sono collegati con tre ossigeni in tre vertici con rapporto Si:O=1:2.5. La maglia ha simmetria pseudoesagonale. Il legame tra gli strati è assicurato solo dagli ossigeni al quarto vertice, tutti orientati nella stessa direzione.
Hanno abito lamellare e fogliaceo con facilissima sfaldatura alla base. In alcuni fillosilicati sono presenti OH.
Molto importanti sono le miche, che si presentano in lamine sottili e flessibili, trasparenti o traslucide.

 

Crisocolla. Foto P. Rodighiero

 

Tectosilicati

tectosilicatoheulanditeHanno uno sviluppo tridimensionale dei tetraedri [SiO2] uniti per tutti i vertici con un rapporto Si:O=1:2. La sostituzione isomorfa di Si4+ con Al3+ dà il radicale [(Al,Si)O2]x-, con liberazione di cariche negative che possono essere saturate da ioni positivi come K, Na, Ca.
Molto importanti sono i plagioclasi, abbondanti in molte rocce, con i due termini estremi di Na (albite) e Ca (anortite).

 

Heulandite su stilbite da Poona (India). Foto P. Rodighiero