Sistematica dei minerali

Classe I: elementi nativi

Si 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

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

Questa 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

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

La 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

Curiosità

• La 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

Gli 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

Classe V: carbonati, nitrati e borati

Sono 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 (CO₃^2-) 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

Classe VI: solfati, cromati, molibdati e wolframati

Minerali 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

Curiosità

• I 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

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.

Arseniati 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

Classe VIII: silicati

Vedi più sotto.

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

Classe IX: minerali organici

Sono rari e generalmente derivano da processi biologici.

Silicati

Sono 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 SiO₄^4-. La struttura base è quindi il tetraedro con silicio al centro e 4 ioni di ossigeno ai vertici.

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

I 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

Derivano 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

Presentano una struttura ad anello di tetraedri SiO₄. Gli anelli possono essere semplici, costituiti da 3, 4, 6 tetraedri [Si_nO_3n]^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

Inosilicati

I 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

Si 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

Hanno 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