LA TECNOLOGIA DEI MATERIALI PRODOTTI CERAMICI MATERIALI METALLICI

LA TECNOLOGIA DEI MATERIALI PRODOTTI CERAMICI MATERIALI METALLICI LEGNO LA TECNOLOGIA DEI MATERIALI PLASTICI VETRO ROCCE E ARGILLE CARTA NUOVI MATERIALI

MINERALI E ROCCE

MINERALI ROCCE

ROCCE Le rocce sono materiali eterogenei che originano dall’aggregazione di minerali.

MINERALI Sostanze inorganiche solide di origine naturale con una composizione chimica definita e costante ed esprimibile tramite una formula chimica. MINERALE ELEMENTO (oro, rame, zolfo) COMPOSTO CHIMICO (pirite: Fe. S 2, salgemma: Na. Cl)

I MINERALI SI POSSONO FORMARE PER: CRISTALLIZZAZIONE: per raffreddamento di un materiale fuso ( es. lava vulcanica). Gli atomi o i gruppi di atomi si aggregano per formare i reticoli cristallini tipici dei composti chimici che possono formarsi a seconda della natura della fuso. PRECIPITAZIONE: da soluzioni acquose calde in via di raffreddamento. Al diminuire della temperatura si formano via cristalli di minerali diversi, a seconda della composizione chimica della soluzione. SUBLIMAZIONE: di vapori caldi. Le esalazioni vulcaniche, per esempio, possono determinare la formazione di cristalli su superficie più fredde vicine alla zona di fuoriuscita dei vapori. EVAPORAZIONE: di soluzioni acquose, soprattutto acque marine ATTIVITA’ BIOLOGICA: porta alla formazione di gusci o apparati scheletrici TRASFORMAZIONI ALLO STATO SOLIDO: di minerali già presenti a causa di variazioni di temperatura e pressione.

STRUTTURA DEI MINERALI

PROPRIETA’ DEI MINERALI

Misura il grado in cui la luce è riflessa dalle facce di un cristallo.

TEMPERATURA DI FUSIONE • Direttamente proporzionale alla forza dei legami. • Permette il riconoscimento di un minerale.

SFALDABILITA’ Tendenza a rompersi su uno o più piani preferenziali TENACITA’ DUREZZA: Resistenza a una azione meccanica. Resistenza che un minerale apporta alla scalfittura. Si misura utilizzando la scala Mohs.

POLIMORFISMO: Minerali composti dallo stesso tipo di atomi, possono avere un abito cristallino e proprietà fisiche diverse secondo le differenti condizioni di pressione e temperatura presenti al momento della formazione dei cristalli. Carbonio grafite Carbonio diamante

ROCCIA: sostanza non pura, di struttura amorfa o semicristallina, formatasi naturalmente e ottenuta dall’aggregazione di vari minerali, presente nella litosfera in grossi giacimenti.

ROCCE MAGMATICHE A seconda di come e di dove avviene il raffreddamento del magma si distinguono in : ROCCE MAGMATICHE EFFUSIVE ROCCE MAGMATICHE INTRUSIVE Composizione chimica: entrambe costituite principalmente da silice (Si. O 2) ( forma cristallina nominata quarzo, in forma amorfa nominata opale) DIFFERENZA SOSTANZIALE TRA I DUE TIPI : STRUTTURA Rocce magmatiche a struttura granitoide rocce intrusive formate dalla lentissima solidificazione del magma. Sono formati da cristalli di media dimensioni e sono ben visibili. Rocce magmatiche a struttura porfirica rocce effusive formatesi in due tempi lungo il cammino vulcanico: 1) solidificazione grossi cristalli ( fenocristalli) del minerale più alto bollente. 2) Solidificazione della restante massa sotto forma vetrosa. Rocce magmatiche a struttura vetrosa o ialina rocce effusive formatesi per brusco raffreddamento della lava e sono amorfe ovvero non cristalline.

ROCCE MAGMATICHE EFFUSSIVE: • Si formano in seguito ad una eruzione vulcanica, quindi raffreddandosi velocemente passano in modo repentino da stato fuso a solido. • I loro costituenti ( i minerali) non hanno avuto tempo di cristallizzare pertanto hanno struttura vetrosa o semicristallina. • Inoltre i gas disciolti nel magma non hanno avuto tempo di evaporare e vengono liberati poco prima della solidificazione generando una porosità caratteristica. POMICI: rocce estremamente leggere bianche o grigio chiaro, porose con una caratteristica tessitura a bolle. Polverizzate vengono usate come abrasivi. OSSIDIANA O VETRO VULCANICO: rocce di aspetto vetroso, pesanti di colore nero, macchiato di rosso. Bordi taglienti

ROCCE MAGMATICHE EFFUSSIVE: PORFIDO: massa apparentemente omogenea di colore rosso- bruno, contenente grossi cristalli visibili ad occhio nudo (fenocristalli) e di colore diverso ( giallo, avorio o bianco) ( Tessitura Porfirica) Rocce tra le più resistenti all’usura pertanto usate per la pavimentazione di grandi vie. BASALTO: rocce pesanti e resistenti a tessitura porfirica. Di colore scuro sono presenti in grandi quantità in natura e grazie alla loro resistenza sono utilizzate per pavimentazioni stradali e massicciata ferroviaria.

ROCCE MAGMATICHE INTRUSIVE: Si ottengo per cristallizzazione del magma per raffreddamento lento all’interno della litosfera. Sono costituiti da minerali con struttura cristallina. GRANITO: è costituito da tre minerali fondamentali. Ortoclasio (K 2 O ∙ Al 2 O 3 ∙ 6 Si. O 2) Quarzo (Si. O 2) Mica ( fillosilicati) Si presentano in numerose varietà , con caratteristiche tecniche eccellenti: alta compattezza e omogeneità ed elevata resistenza all’usura. Vengono usati soprattutto per pietre da decorazione, pilastri, colonne, basamenti ecc. GABBRO: è costituito da plagioclasio e da pironesi. Sono a struttura granulare con grana media e grossa. Sono piuttosto rare, apprezzate per l’elevata durezza e resistenza meccanica.

ROCCE SEDIMENTARIE : si formano in seguito a processi di alterazione di rocce preesistenti oppure per decomposizione di resti animali o vegetali. GENESI ROCCIA SEDIMENTARIA 1) DEGRADAZIONE: EROSIONE • Meccanica (esercita da acqua di fiumi e mari o dal vento) • Fisica ( sbalzi termici) • Biologica ( ad opera di organismi vegetali e animali) CORROSIONE CHIMICA Ca. CO 3 + H 2 O + CO 2 Roccia calcarea 2) TRASPORTO: ad opera di acqua e vento. Ca(HCO 3)2 Bicarbonato di calcio i detriti, colloidi arrivano al mare o nei bacini

3) DEPOSIZIONE: per i detriti avviene in ambiente subacqueo per una notevole diminuzione della velocità dell’acqua quando arriva al mare o ai laghi. Per i colloidi deve avvenire la precipitazione quindi la saturazione delle acque. 4) DIAGENESI: insieme di fenomeni che portano al lento passaggio da sedimenti a rocce sedimentarie. Esempio: LITIFICAZIONE che avviene per compattazione e cementazione (Silice e calcite)

CLASSIFICAZIONE ROCCE SEDIMENTARIE • • ROCCE SEDIMENTARIE CLASTICHE O DETRITICHE ROCCE SEDIMENTARIE PIROPLASTICHE ROCCE SEDIMENTARIE CHIMICHE ROCCE SEDMENTARIE ORGANOGENE ROCCE SEDIMENTARIE CLASTICHE O DETRITICHE: sono formate da frammenti più o meno piccoli, chiamati clasti, di rocce preesistenti che sono stati erosi, trapostati e depositati in luoghi anche lontanissimi rispetto alle rocce madri dall’acqua o dal vento. GHIAIE: costituite da ciottoli (sassi arrotondati) di varia grandezza e origine. SABBIE: materiale incoerente ( privo di compattezza). Origine: silicea, calcarea, argillosa o gessosa. Sabbie silicea è la più usata nell’industria edile, impastata con calce o cemento, per produrre malte. Le sabbie migliori si estraggono dai fiumi, quella del mare contiene cloruri che danneggiano i manufatti. ARGILLE: sono rocce a grana finissima , incoerenti allo stato secco e plastiche allo stato umido.

ROCCE PIROPLASTICHE: sono rocce di origine vulcanica che si originano in seguito alla deposizione di materiali lanciati dai vulcani in eruzione. Vengono poi trasportati, depositati e litificati ad opera delle acque superficiali. TUFI: formati da ceneri o lapilli vulcanici. Cementazione ad opera di materiale di origine calcarea o ferrosa. POZZOLANE: formate da ceneri vulcaniche trasportate dal vento e depositate anche molto lontano dal vulcano. Amorfe, derivano dal raffreddamento rapido di materiali vulcanici fusi. Usati nel campo dell’edilizia dai tempi dei romani, impastate con la calce Ca(OH)2 induriscono.

ROCCE SEDIMENTARIE CHIMICHE: si formano per la precipitazione di sali inorganici presenti nelle acque dei fiumi o dei mari sotto forma di colloidi o sostanze ioniche disciolte • Rocce calcaree: formate principalmente da carbonato di calcio precipitato da acque dure ovvero che contengono in elevata quantità Mg e Ca. Travertino: roccia calcarea depositata lungo i corsi dei fiumi. Ca(HCO 3)2 Ca. CO 3 + H 2 O + CO 2 Il carbonato di calcio si deposita sulle foglie e piante, vengono inglobate e iniziano la decomposizione. I gas di decomposizione fuoriescono lasciando nella pietra porosità e piccoli fori. Viene usato come materiale da costruzione e da rivestimento per la resistenza all’usura.

Alabastro calcareo : composta da carbonato di calcio, contiene impurezze che le conferiscono la colorazione. Calcari: rocce di media durezza ( formati soprattutto dal minerale calcite), vengono scalfiti da una punta di acciaio, quindi facile lavorabilità e costo modesto. Non adatti però a pavimentazioni a perché perdono facilmente il lucido e si corrodono.

Rocce silicee: possono derivare dalla precipitazione e deposizione silice in corrispondenza di sorgenti termali di origine vulcanica. di Selce: costituito da quarzo microcristallino e amorfo. Onice Rocce evaporitiche: si originano per evaporazione dell’acqua salmastra contenuta in bacini chiusi o a circolazione ristretta. Gesso: costituito da solfato di calcio biidrato Ca. SO 4 ∙ 2 H 2 O, in cristalli trasparenti o grigi. Salgemma : Na. Cl

Rocce residuali: si formano dall’alterazione in situ di rocce preesistenti. Alcuni sali, a seguito dell’alterazione meteorica, vanno in soluzione e vengono portati via dall’acqua, mentre ciò che resta della roccia originaria costituisce la roccia residuale. Laterite ( idrossidi e ossidi di ferro), rocce argillose rossastre. Bauxite rocce argillose di colore grigio ( idrossidi di alluminio, usati per estrarre il metallo). ROCCE SEDIMENTARIE ORGANOGENE: sono rocce formate dai resti di animali o vegetali sottoposti a trasformazioni chimico-fisiche. • Rocce organogene calcaree: si formano da grossi quantità di resti organici. Esempi: calcari corallini, calcari a lumachelle

• ROCCE ORGANOGENE SILICEE: sono formate da resti di alcuni organismi capaci di utilizzare la silice colloidale dell’acqua per formare gusci scheletrici silicei. Dopo la morte degli organismi l’accumulo dei resti silicei determina la formazione delle rocce.

ROCCE METAMORFICHE: si formano in seguito a trasformazioni di rocce magmatiche o sedimentarie all’interno della crosta terrestre causate dall’alta temperatura e dell’alta pressione. Esempi: marmi, serpenti, filladi (derivano da argila) Si. O 2 + Ca. CO 3 Ca. Si. O 3 + CO 2 quarzo + calcare wollastonite MARMI: derivano dal metamorfismo delle rocce calcaree.

PROPRIETA’ DELLE ROCCE GIACITURA: modo in cui la rocca si presenta in natura, la forma del giacimento e il rapporto spaziale con le altre rocce. COMPOSIZIONE MINERALOGICA: Insieme dei minerali che compongono la roccia. Componenti essenziali Componenti accessori Componenti accidentali STRUTTURA: forma con cui i componenti mineralogici della roccia si dispongono. I minerali possono essere presenti in forma cristallina o amorfa e da tale struttura deriva quella della roccia. Roccia a grana grossa: diametro dei cristalli > 5 mm. Roccia a grana media: 1 mm< diametro dei cristalli < 5 mm Roccia a grana fine: diametro cristalli < 1 mm.

TESSITURA: modo in cui sono disposti i cristalli dei minerali all’interno della roccia. I cristalli possono essere disposti in modo caotico, posti parallelamente o radialmente. COLORE: varia in base ai colori dei minerali, ma anche in base a alterazioni, presenza di minerali accessori. Rocce monocrome: sono di un unico colore Rocce policrome: presentano più colori DUREZZA: resistenza che una roccia oppone alla scalfittura, all’incisione o al taglio. Tenere: si possono tagliare con seghe di acciaio a denti. Semidure: Semidure si possono tagliare con seghe elicoidali Dure: Dure si possono tagliare con seghe lisce a smeriglio Durissime: Durissime si possono tagliare con seghe a polvere di diamante

PESO SPECIFICO Peso specifico apparente P/ Vapp Peso specifico reale P/Vreale COMPATEZZA E POROSITA’: PESO SPECIFICO REALE-PESO SPECIFICO APPARENTE La differenza tra i due valori sarà tanto più grande quanto più la roccia è porosa, mentre sarà minore se la roccia è compatta. RESISTENZA MECCANICA: resistenza alla compressione, trazione , flessione etc. PERMEABILITA’: capacità di una roccia di assorbire e lasciare passare l’acqua. GELIVITA’: Attitudine a disgregarsi per azione del gelo. Più una roccia assorbe l’acqua più è geliva.