Slides 18 2014 2015 Propriet fisiche Il comportamento

Slides 18 2014 - 2015

Proprietà fisiche Il comportamento fisico di un minerale è in relazione alla sua composizione chimica e alla sua struttura Non va dimenticato il ruolo importante del disordine atomico e dei difetti strutturali

Le proprietà fisiche Peso specifico Punto di fusione Durezza Dilatazione termica Proprietà elettriche e magnetiche Proprietà ottiche Sfaldatura Velocità di accrescimento

Peso specifico - Densità Il peso specifico è il rapporto tra la massa del minerale e quella di un eguale volume di acqua distillata. Se la determinazione è fatta alla temperatura di 4°C il peso specifico risulta numericamente uguale alla densità. Calcolare il peso specifico è utile per riconoscere un minerale Il peso specifico dei minerali varia da valori < 2 N/m 3 a 22, 48 N/m 3 (valore osmio metallico)

Peso specifico In genere i minerali vengono definiti: - leggerissimi con peso specifico < 2 N/m 2(opale, turchese); - leggeri quelli con peso specifico compreso tra 2 e 3 N/m 3 (sepiolite, quarzo, calcite); - pesanti quelli con valori compresi tra 3 e 5 N/m 3 (tormalina, barite, pirite); - molto pesanti quelli con valori compresi tra 5 e 10 N/m 3 (ematite, cinabro, rame nativo); - pesantissimi quelli con valori > 10 N/m 3.

Peso specifico Gran parte dei minerali contenenti abbondanti molecole d'acqua e quelli costituiti da silice, magnesio e alluminio rientrano tra i minerali leggeri, mentre i minerali metalliferi sono pesanti, molto pesanti e pesantissimi. Tra i minerali più pesanti possiamo citare l'argento nativo, il mercurio, l'oro nativo e il platino nativo; quest'ultimo ha peso specifico 21. 4 N/m 3

Peso specifico Il peso specifico dipende dalla struttura del minerale e dalla sua composizione chimica. A parità di composizione chimica, ha peso maggiore il minerale le cui particelle sono più ravvicinate. Per esempio, il carbonio cristallizzato come diamante ha peso specifico pari a 3, 5 N/m 3 mentre cristallizzato come grafite e uguale a 2, 2 N/m 3.

Picnometro 1) Pesare il picnometro + H 2 O (P 1) 2) Si pesa il minerale (M) 3) Si introduce il minerale nel picnometro (uscirà dell’H 2 O) 4) Pesare nuovamente il picnometro (P 2) P sp = M/ P 1+M- P 2

Bilancia di Mohr-Westphal Si basa sul principio di Archimede: ogni corpo immerso in un fluido riceve una spinta dal basso verso l'alto, uguale per intensità al peso del volume di fluido

Il galleggiante all'estremo del braccio lungo della bilancia viene immerso nel liquido e i bracci della bilancia vengono equilibrati con i pesini, il cui valore corrisponde alla densità del liquido. Per misurare la densità di un solido (ovviamente non solubile in acqua) si applica, al posto del galleggiante in vetro, un piattino forato di metallo.

Bilancia di Westphal cavaliere Granuli fino a 0. 1 g di peso

Liquidi pesanti: liquidi di alta densità Sono soluzioni di sali di metalli pesanti o liquidi organici particolari. Esempi: Bromoformio diluente acetone G (g/cm 3) 2, 87 Liquido di Thoulet diluente acqua 3, 20 Liquido di Clerici diluente acqua 4, 25

Imbuti separatori

Temperatura di fusione Il punto di fusione è definito come la T alla quale avviene il passaggio dallo stato cristallino a quello liquido Scala delle fusibilità (von Kobell) Fiamma cerino Fiamma del gas (in massa o schegge sottili) Fiamma del cannello (in massa o schegge sottili) Infusibile

Temperatura di fusione in funzione della distanza fra ioni

Durezza Durezza: è la resistenza offerta da una faccia piana di un cristallo ad una sollecitazione meccanica applicata secondo una direzione (scalfittura o indentazione) o secondo un piano (abrasione).

Scala di F. von Mohs Talco Fluorite Gesso Apatite Calcite (1773 – 1839) Ortoclasio

Scala di F. von Mohs Quarzo Corindone Topazio Diamante

Durezza La durezza può in alcuni casi essere utile per riconoscere un minerale. La pirite e la calcopirite potrebbero confondersi per il colore che si avvicina ma si distinguono subito per la durezza: Pirite durezza 6 -61/2 Calcopirite 31/2 - 4

Pirite Fe. S 2 È forse il solfuro più diffuso nella litosfera. Cristallizza nel sistema cubico classe diacisdodecaedrica. Si presenta di colore giallo-ottone e presenta striature sulle facce

Calcopirite Cu. Fe. S 2 La calcopirite cristallizza nel sistema tetragonale e solo raramente si trova in cristalli ben formati, di un colore giallo ottone. Il nome, usato per la prima volta nel 1725 e derivato dal greco calcos (bronzo, rame), significa “pirite di rame”

Termini della Scala di Mohs e valori di durezza assoluti con metodo Vickers Progressione logaritmica per i primi 9 termini

Durezza Alla scalfittura : rigare il minerale All’indentazione: comprimere con una punta a forma: di sfera di acciaio (Brinell); a piramide rombica di diamante (Knoop); a piramide tetragonale di diamante (Vickers); a forma conica con punta arrotondata di diamante (Rockwell) All’abrasione: levigare

Durezza assoluta Scalfittura 1)10 punte di minerali 2) uso dello sclerometro Indentazione penetrazione ortogonale

Sclerometro schema

Sclerometro

Figure di durezza

Figure di durezza e sfaldatura Le curve di durezza sono costruite raccordando i vettori i cui moduli sono proporzionali ai valori della durezza misurati sulle facce del cristallo Na. Cl e riflettono la simmetria ortogonale alla faccia Tracce di sfaldatura Ca. F 2

Durezza e distanze fra ioni

Proprietà meccaniche: Deformazioni Tutti i minerali sottoposti a sollecitazioni meccaniche possono subire deformazioni: elastiche - plastiche (flessibile piegamento, duttile stiramento, malleabile compressione, settile taglio) – clastiche Le miche hanno un comportamento elastico Le lamine di talco hanno un comportamento plastico Molti elementi nativi hanno un comportamento plastico crisotilo (elastico e flessibile) crocidolite (anfibolo solo flessibile). Il primo può essere filato e tessuto, il secondo no perche si rompe alla torcitura

Frattura e sfaldatura elementi che possono contribuire per l’identificazione del minerale Se la sollecitazione meccanica a cui è sottoposto un minerale supera il limite di rottura si produce una deformazione clastica, questa può manifestarsi secondo superfici irregolari frattura o secondo piani cristallografici sfaldatura Frattura: concoide quarzo, scagliosa gesso, talco, uncinata metalli, terrosa materiali argillosi

Sfaldatura Tendenza di un minerale a rompersi secondo piani // a facce reali o potenzialmente compatibili con la simmetria del cristallo medesimo. Pb. S Ca. F 2 Zn. S Ba. SO 4

Dove avviene la sfaldatura ? L’esistenza di una sfaldatura più o meno facile è conseguenza diretta della struttura del cristallo Maggiori distanze fra piani reticolari Piani lungo quali si affacciano ioni ad eguale carica N. B. Nei silicati la sfaldatura avviene sempre senza rottura dei legami Si-O

Sfaldatura del salgemma Na. Cl

Sfaldatura Na. Cl

Sfaldatura Ca. F 2

Sfaldatura – Tracce di sfaldatura Cristalli romboedrici di calcite con evidenti piani di sfaldatura Solido di sfaldatura

Sfaldatura: perfettissima miche, perfetta calcite, buona arsenopirite Fe. As. S, imperfetta pirrotina, difficile bornite Cu 5 Fe. S 4