Dove vivono tutti gli organismi viventi Sulla LITOSFERA

Dove vivono tutti gli organismi viventi? Sulla “LITOSFERA” Essa costituisce la parte più esterna della terra, formata da sostanze inorganiche e naturali che si presentano allo stato solido.

Come si presenta? Cosi come un mosaico è fatto da tasselli tutti differenti fra di loro, la nostra Litosfera è formata da rocce, i cui tasselli sono i minerali.

Quali sono i “componenti” della litosfera? Riolite Quarzo Rame Andesite Gesso Pomice

li? a r ine i m o on s a s Co Cosa son o le rocc e? MINERALI E ROCCE SONO DUE SOSTANZE BEN DISTINTE TRA LORO! Una roccia è un aggregato naturale Un minerale è una sostanza naturale solida, con due di diversi minerali, talvolta anche di caratteristiche fondamentali: sostanze non cristalline, di solito una composizione chimica ben compatto, che forma una massa ben definita e una disposizione individuabile, distinta da altre ordinata e regolare degli atomi masse analoghe. che la costituiscono, fissa e costante per ogni minerale. Se un minerale esiste in natura in grande quantità, tanto da costituire parte integrante della crosta terrestre, viene chiamato roccia semplice.

Quali elementi della Tavola Periodica costituiscono i minerali? Solamente otto elementi costituiscono il 98% della crosta terrestre. Silicio Ferro Magnesio • Ossigeno Alluminio Calcio Sodio Potassio

Solo l’Ossigeno costituisce il 47% della crosta terrestre !!! L’Ossigeno molecolare in natura si trova allo stato gassoso, ma legato ad altri elementi chimici può formare composti solidi, nel nostro caso minerali e rocce. L’Ossigeno si lega principalmente con il Silicio formando i SILICATI

2. I minerali più abbondanti: i silicati Composizione della Terra solida

I minerali • La mineralogia è la disciplina che studia l’origine e la natura dei minerali. • Un minerale è un corpo solido allo stato naturale che può essere un elemento nativo o un composto. 9

I minerali • Una sostanza può essere definita un minerale quando: • • allo stato naturale si è formata attraverso un processo generalmente inorganico; • • la sua composizione si può esprimere mediante una formula chimica; • • la sostanza è un solido cristallino; • • è caratterizzata da specifiche proprietà fisiche (durezza, densità) che devono avere un valore costante e definito. 10

Come si presentano i minerali? a n i l l a t s i r c a r u t t u r t S Stato amorfo Se prendiamo un mucchio di mattoni e lo buttiamo in un angolo, in modo disordinato e alla rinfusa, rimarrà un mucchio di mattoni, se invece li sistemiamo in modo ordinato creeranno un edificio. Allo stesso modo se le particelle di un minerale si comportano come il mucchio di mattoni saranno allo stato amorfo, invece se saranno come l’edificio si troveranno allo stato cristallino.

La struttura cristallina dei minerali • Ogni minerale si presenta come un solido dotato di una particolare forma geometrica detta abito cristallino. • Quarzo • Feldspato • Mica • Olivina 12

La struttura cristallina dei minerali • Ogni minerale si presenta come un solido dotato di una particolare forma geometrica detta abito cristallino. • Granato • Diamante • Calcite • Gesso 13

La struttura cristallina dei minerali • L’aspetto dell’abito cristallino di un minerale è il risultato della particolare disposizione degli atomi e delle molecole all’interno dei cristalli. • Questa disposizione interna ordinata è detta struttura del reticolo cristallino. • RETICOLO CRISTALLINO 14

La struttura cristallina dei minerali • L’aspetto dell’abito cristallino di un minerale è il risultato della particolare disposizione degli atomi delle molecole all’interno dei cristalli. • Questa disposizione interna ordinata è detta struttura del reticolo cristallino. • FILARE • Atomi, ioni e molecole sono allineati a una distanza fissa formando filari 15

La struttura cristallina dei minerali • L’aspetto dell’abito cristallino di un minerale è il risultato della particolare disposizione degli atomi delle molecole all’interno dei cristalli. • Questa disposizione interna ordinata è detta struttura del reticolo cristallino. • PIANO • Due filari non paralleli individuano un piano reticolare 16

La struttura cristallina dei minerali • L’aspetto dell’abito cristallino di un minerale è il risultato della particolare disposizione degli atomi delle molecole all’interno dei cristalli. • Questa disposizione interna ordinata è detta struttura del reticolo cristallino. • MAGLIA • Un piano reticolare è dato dalla ripetizione per traslazione di una maglia piana elementare 17

La struttura cristallina dei minerali • L’aspetto dell’abito cristallino di un minerale è il risultato della particolare disposizione degli atomi delle molecole all’interno dei cristalli. • Questa disposizione interna ordinata è detta struttura del reticolo cristallino. • NODO • Tre filari non giacenti sullo stesso piano, incontrandosi in punti detti nodi danno origine al reticolo cristallino 18

La struttura cristallina dei minerali • L’aspetto dell’abito cristallino di un minerale è il risultato della particolare disposizione degli atomi delle molecole all’interno dei cristalli. • Questa disposizione interna ordinata è detta struttura del reticolo cristallino. • CELLA ELEMENTARE • L’unità strutturale minima del reticolo cristallino è detta cella elementare 19

La struttura cristallina dei minerali • La forma esterna di un minerale può essere assai variabile, ma la struttura del reticolo cristallino deve essere la stessa per tutti gli esemplari di una data specie minerale. 20

Diamante Pirite Fluorite Pirite

La struttura cristallina dei minerali • Non sempre i cristalli hanno forma geometrica regolare. • Se un minerale si accresce in poco spazio, i cristalli si sviluppano in modo irregolare adattandosi allo spazio disponibile. • Se un minerale ha molto spazio a disposizione, i cristalli possono svilupparsi in forme regolari e, talvolta, gigantesche. 22

Struttura � Cristallina VS Abito Cristallino Gli atomi che costituiscono i minerali sono quasi sempre disposti nello spazio secondo un reticolo cristallino ben definito. Questa struttura ben definita non sempre è visibile nell’abito cristallino, il quale è fortemente influenzato da fattori esterni.

La struttura cristallina dei minerali La struttura cristallina del salgemma (Na. Cl) è data da una disposizione geometrica e ordinata in una cella elementare cubica di ioni Na+ e Cl–. 24

I minerali più abbondanti: � i silicati La struttura tridimensionale del tetraedro detto gruppo silicatico

I silicati

Altri principali minerali che formano le rocce della crosta terrestre • plagioclasio • solfuri • pirite lo zolfo combinato con uno o più metalli • ematite • ossidi e idrossidi uno o più metalli combinati con l’ossigeno • barite • solfati ossigeno e zolfo combinati con uno o più metalli

Altri principali minerali che formano le rocce della crosta terrestre • calcite • carbonati ossigeno e carbonio combinati con uno o più altri elementi • argento • fluorite • aloidi o alogenuri un elemento alogeno (come il cloro, il fluoro o lo iodio) combinato con un metallo • elementi nativi si possono trovare allo stato puro: metalli (come oro, platino, argento, rame e ferro) o non metalli (come il carbonio del diamante e della grafite)

Proprietà fisiche dei minerali • I minerali si identificano attraverso le loro proprietà fisiche: • • colore; • • peso specifico; • • sfaldatura; • • durezza; • • lucentezza; • • temperatura di fusione; • • magnetismo; • • birifrangenza; • • fluorescenza; • • radioattività. 29

Peso Specifico = è il rapporto fra il peso di un minerale ed il peso di un egual volume di acqua distillata; è quindi una grandezza adimensionale. è importante perché alcuni minerali apparentemente molto simili per l’aspetto esterno differiscono per il loro peso specifico. Quarzo p. s. = 2, 6 Densità Pirite p. s. = 5, 1 Argento p. s. = 9, 6 -12 Oro p. s. = 15, 5 - 19, 3 = è il rapporto fra la massa di un minerale ed il suo volume; si misura perciò in grammimassa per centimetro cubo (g/cm 3). è importante perché, grazie a questa proprietà, si riescono a separare facilmente i minerali utili da una miscela.

Punto di fusione = è la temperatura alla quale un minerale perde la propria struttura cristallina e passa allo stato liquido. Minerali amorfi Fusione graduale solido pastoso liquido Minerali cristallini Fusione brusca solido liquido Il fenomeno della fusione di solidi cristallini è caratterizzato da 2 regole: • un corpo puro fonde sempre alla stessa temperatura, detta punto di fusione, che dipende solo dalla natura del corpo e dalla pressione alla quale è sottoposto; • la temperatura del corpo rimane inalterata durante tutto il processo di fusione.

Dilatazione termica = è la facoltà dei minerali di dilatarsi lungo le tre direzioni dello spazio, se sottoposti a riscaldamento. Cristalli di: Salgemma Quarzo Zolfo Ossidiana Si deformano Il coefficiente di dilatazione termica è la variazione di volume per unità di temperatura. Non si deformano

Durezza = resistenza che un minerale oppone ad essere scalfito. La scala di durezza di Mohs scalfibili dall’unghia = teneri 1. Talco 2. Gesso 3. Calcite 4. Fluorite 5. Apatite 6. Ortoclasio 7. Quarzo 8. Topazio 9. Corindone 10. Diamante scalfibili da una punta d’acciaio = semiduri non scalfibili da una punta d’acciaio = duri

Sfaldatura = è la tendenza di un minerale a rompersi per urto secondo superfici piane, parallele ad una o più facce dell’abito cristallino. salgemma Il salgemma si sfalda lungo le superfici che formano angoli diedri di 90° fra loro, formando frammenti di forma cubica. Frattura = è la tendenza di un minerale a rompersi per urto, generando frammenti aventi superfici irregolari o di aspetto scheggioso, o ancora, ad andamento curvo.

Lucentezza In generale, = proprietà che indica la capacità di un minerale di riflettere la luce. i tipi di lucentezza osservabili sono due: Sebbene la distinzione tra i due tipi non sia facile da descrivere è abbastanza semplice riconoscerli a occhio nudo. La lucentezza metallica è quella tipica di minerali metallici (cromo, acciaio, rame, oro). I minerali non metallici, invece, sono quelli che si lasciano attraversare (seppur in modo variabile) dalla luce.

Hanno Lucentezza metallica Galena gli elementi nativi di tipo metallico ed alcuni solfuri … Rame Oro Antimonite Ematite Argento

… mentre per i minerali non-metallici vengono utilizzati altri termini per descrivere ulteriormente la loro lucentezza. vitrea - la più comune nei minerali (quarzo, corindone); adamantina molto viva, caratteristica del diamante; grassa – la superficie madreperlacea – caratteristica dei minerali costituiti da strati sottili iridescenti, (es. miche); resinosa – caratteristica di un minerale con aspetto simile alla resina (zolfo); appare unta (talco); terrosa – non si ha riflessione perché si tratta di un aggregato di microcristalli (es. argille e bauxite); sericea - tipica di minerali fibrosi;

Colore = è dovuto ad un assorbimento preferenziale di varie lunghezze d’onda fra le innumerevoli che compongono lo spettro della luce bianca. È strettamente dipendente dal chimismo e dalla struttura. Minerali idiocromatici PIRITE MALACHITE QUARZO CINABRO AZZURRITE sempre lo stesso colore colori diversi = impurità Il “Colore” di un minerale, è quello che si osserva in luce naturale

Proprietà fisiche dei minerali • Il magnetismo è la capacità di alcuni minerali di attrarre materiali ferrosi. • La magnetite è un minerale dotato di magnetismo. 39

Polimorfismo • Il polimorfismo è la caratteristica di due o più minerali che pur avendo la stessa composizione chimica, presentano diversa struttura del reticolo cristallino. • DIAMANTE • GRAFITE • Il diamante e la grafite sono costituiti entrambi da carbonio ma hanno diversa struttura del reticolo cristallino 40

Solidi amorfi • Non tutti i minerali sono cristallini, alcuni sono amorfi o vetrosi. • I solidi amorfi hanno struttura disordinata, simile alla disposizione che le particelle di una massa gassosa o liquida assumono in ogni istante. • L’opale, che ha la stessa composizione del quarzo, non è cristallino, ma un idrogel di silice amorfa simile a una gelatina indurita. 41

Come si formano i minerali? • precipitazione: i sali minerali sciolti nell’acqua del mare o di un lago raggiungono la saturazione e precipitano, cioè solidificano in forma di cristalli • cristallizazione: un magma si raffredda (nel sottosuolo o dopo essere stato eruttato come lava da un vulcano) e ad alta temperatura e pressione si formano cristalli solidi • sublimazione: una sostanza aeriforme solidifica direttamente, come nel caso dei cristalli gialli di zolfo che si depositano all’uscita delle fratture e dei camini vulcanici

• Evaporazione = di soluzioni acquose, soprattutto acque marine • Attività biologica = che porta alla costruzione tramite gusci o apparati scheletrici