Infatti, essi compongono le rocce, le montagne, la sabbia marina, il terreno dei giardini, ma anche molti dei prodotti che vengono quotidianamente utilizzati: basti pensare alle paste dentifricie, che, ad esempio, contengono microcristalli di:
- mica;
- calcite;
- fluorite.
I minerali rappresentano pure i componenti di meteoriti e pianeti e le preziose gemme non sono altro che frammenti grezzi di cristalli, particolarmente colorati e/o trasparenti, tagliati in maniera tale da esaltarne la brillantezza e la trasparenza.
Dunque i minerali hanno sempre rivestito un importante ruolo nell'evoluzione culturale dell'uomo, dalla preistoria sino ai tempi odierni; tuttavia la mineralogia è una scienza abbastanza recente, che si serve di molte altre discipline, tra cui:
- chimica;
- cristallografia;
- fisica;
- matematica, ecc.
Il primo utilizzo dei minerali nella storia è connesso all'arte: non a caso pigmenti naturali, costituiti dal colore rosso dell'ematite e dal nero dell'ossido di manganese, venivano utilizzati dagli uomini primitivi per dipingere le pareti delle grotte dove vivevano.
Circa 5000 anni fa gli Egizi realizzarono oggetti in metalli preziosi, sfruttando minerali colorati come:
- malachite;
- lazurite;
- berillio (nella varietà smeraldo).
I testi più antichi inerenti argomenti mineralogici sono:
- il De Mineralibus del greco Teofrasto;
- la Naturalis Historia di Plinio il Vecchio, il quale, osservando nei cristalli forme geometriche perfette, gettò le prime basi della mineralogia.
Ma l'opera che decreta la nascita vera e propria della minerologia è sicuramente il De Re Metallica (1556), opera postuma del tedesco Georgius Agricola.
In questo trattato c'è un'approfondita descrizione delle pratiche minerarie del tempo, specialmente le tecniche di ricerca e di scavo dei minerali e i procedimenti relativi alla fusione per estrarre i metalli.
Tra la seconda metà del 1600 e la fine del 1700, grazie ai contributi di Nicola Stenone, Carangeot e Romè de l'Isle, nasce la moderna cristallografia, ossia lo studio delle forme che compongono i cristalli.
Successivamente, nel 1801, l'abate Réné Haüy scopre che i minerali sono formati da innumerevoli "molecole" che riproducono esattamente la forma del cristallo, anticipando in questo modo le importantissime scoperte che verranno confermate soltanto un secolo più tardi.
Nel XIX secolo sono molti gli scienziati che si dedicano allo studio della chimica dei minerali, tra cui il più importante è Berzelius, il quale sviluppa i principi della moderna classificazione.
All'inizio del XX secolo troviamo una scoperta fondamentale nella storia della mineralogia, cioè quella della struttura dei minerali, avvenuta nel 1912 ad opera di Max von Laue.
Gli esperimenti compiuti con tecniche a raggi X mostrarono, per la prima volta, che i minerali erano costituiti da atomi ordinati secondo regole ben precise e rigorose.
I minerali presentano svariate proprietà, come la luminosità, la trasparenza, il colore, la sfaldatura, il peso specifico, ecc.
Quella su cui è necessario focalizzare l'attenzione è la durezza: infatti, quest'ultima proprietà è descritta da una particolare scala, introdotta dal mineralogista tedesco Friedrich Mohs nel 1824.
Innanzitutto, la durezza è definita come la resistenza che la superficie piana di un minerale offre alla scalfitura e dunque indica la difficoltà o la facilità con cui un minerale può scalfire o essere scalfito.
La scala di Mohs presenta 10 posizioni, ognuna occupata da uno specifico minerale, in ordine di durezza crescente:
Minerali teneri (si scalfiscono con l'unghia):
- Talco: valore 1;
- Gesso: valore 2;
Minerali semi duri (si rigano con una punta d'accaio):
- Calcite: valore 3;
- Fluorite: valore 4;
- Apatite: valore 5;
Minerali duri (non si scalfiscono nemmeno con una punta d'acciaio):
- Ortoclasio: valore 6;
- Quarzo: valore 7;
- Topazio: valore 8;
- Corindone: valore 9;
- Diamante: valore 10.
La scala ci indica anche il fatto che ogni minerale con valore di durezza più alto può scalfire tutti gli altri sottostanti.
Inoltre, esistono minerali che presentano durezze intermedie tra i valori interi della scala, come 2,5; 3,5 e così via.
Detto ciò, i minerali si suddividono in 9 classi fondamentali:
1) elementi nativi;
2) solfuri e solfosali;
3) alogenuri;
4) ossidi e idrossidi;
5) nitrati, carbonati, borati;
6) solfati, cromati, molibdati e wolframati;
7) fosfati, arseniati e vanadati;
8) silicati;
9) minerali organici.
In questo specifico contesto, andremo ad analizzare alcuni tra i principali elementi nativi.
ELEMENTI NATIVI:
Alcuni minerali si rinvengono alla stato naturale sotto forma di elementi nativi.
Tra questi vi sono:
- elementi metallici (ad esempio oro, argento, platino, ecc.): possiedono grande malleabilità e conducibilità termica;
- semimetalli (ad esempio antimonio, bismuto, ecc.): possiedono proprietà intermedie, ovvero buona conducibilità termica ma sono piuttosto fragili;
- non metallici (per esempio diamante, zolfo, ecc.): non mostrano un aspetto metallico e hanno densità assai bassa.
ANTIMONIO
Formula: Sb
Aspetto: si presenta in forma massiva e in aggregati di aspetto granulare. Molto raro in cristalli, di forma pseudocubica e con spigoli piuttosto arrontodati. Ha colore bianco argenteo, lucentezza metallica molto viva.
Dove si forma: ha di solito genesi idrotermale.
Proprietà fondamentali: ha durezza abbastanza bassa (3-3,5) e può pertanto essere scalfito da un temperino. Insolubile negli acidi, brucia all'aria con fumi bianchi.
Origine del nome: termine che deriva dal latino antimonium, usato da Costantino l'Africano attorno al 1050 d.C. per indicare il minerale antimonite, causa di numerosi avvelenamenti, anche mortali, provocati ai monaci che utilizzavano per mangiare posate costruite con tale metallo.
ARSENICO
Formula: As
Aspetto: generalmente forma aggregati massivi e mammellonari concentrici e stalattitici, di colore grigio e lucentezza metallica, a condizione che il minerale non sia superficialmente alterato. I cristalli, estremamente rari, si presentano in romboedri di dimensioni millimetriche.
Dove si forma: si trova nei filoni idrotermali e in giacimenti contenenti minerali di argento e di cobalto.
Proprietà fondamentali: presenta pressappoco la stessa durezza (3,5) dell'antimonio.
Origine del nome: Minerale già noto nel 400 a.C.; il nome deriva dal termine greco arrenikos o arsenikon, che si riferisce alle sue potenti proprietà, tra cui quella di causare gravi avvelenamenti.
BISMUTO
Formula: Bi
Aspetto: forma ammassi granulari, reticolati o arborescenti di colore argento e lucentezza metallica. Sono stati rinvenuti cristalli prismatici isolati, o raggruppati, lunghi diversi centimetri. Questi ultimi sono solitamente inclusi nella roccia, anche se non mancano eccezionali cristalli distinti.
Dove si forma: Ha di solito genesi idrotermale. Tuttavia si può trovare anche in rocce pegmatitiche e nei filoni di quarzo contenenti topazio, minerali di stagno e di wolframio.
Proprietà fondamentali: ha una durezza (2-2,5) inferiore rispetto ad antimonio e arsenico.
Origine del nome: il termine si riferisce alla parola wisimut, derivata dal tedesco antico wis mat, che significa massa bianca, in riferimento al riflesso bianco argenteo del minerale.
RAME
Formula: Cu
Aspetto: Si presenta spesso in masse compatte, anche di notevoli dimensioni, fino a svariate tonnelate di peso. Sono molto rari i cristalli, di abito cubico o ottaedrico o più complessi. Ha un aspetto opaco; sulla superficie fresca ha un aspetto metallico e un caratteristico color rosso ramato. Inoltre si altera facilmente.
Dove si forma: è comunemente associato a rocce magmatiche ultrabasiche, costituite da minerali ricchi di ferro e magnesio. Si rinviene pure nelle zone superficiali di giacimenti metallici, dove si forma per processi di ossidazione di minerali contenenti rame.
Proprietà fondamentali: è tenero, malleabile, duttile, pesante e solubile in acidi.
Origine del nome: metallo sfruttato sin dall'età del bronzo; il nome deriva dal latino cuprum o cyprium poiché, anticamente, si riteneva provenisse dall'isola di Cipro.
DIAMANTE
Formula: C
Aspetto: costituito da carbonio puro, forma interessanti cristalli ottaedrici, rombododecaedrici, cubici e anche più complessi, perfettamente incolori oppure gialli, bruni, neri: qualche rara volta, possono essere di colore rosa, verde, blu, arancio o rosso.
Dove si forma: i diamanti si sono formati a qualche centinaia di chilometri di profondità, nel mantello terrestre. I cristalli sono stati poi trascinati in superficie tramite condotti vulcanici esplosivi da una roccia ricca di olivina, denominata kimberlite, dalla località sudafricana di Kimberley.
Proprietà fondamentali: è il minerale più duro che si conosca (ha pertanto valore 10 sulla scala di Mohs), ma è molto fragile. Possiede una lucentezza molto viva, quasi metallica, che viene appunto definita "adamantina".
Origine del nome: termine verosimilmente derivata dal greco adamas, l'invicibile, in allusione alla sua estrema durezza.
Curiosità: I diamanti sono le pietre preziose per eccellenza. Scoperti per la prima volta dagli Indù nel 500 a.C., divennero famosi agli inizi del XX secolo, quando vennero publicizzati negli Stati Uniti come dono tradizionale dei mariti alle mogli. Alcuni diamanti, tuttavia, sono noti non solo per il loro valore economico, ma anche per le leggende e i miti che li riguardano:
- Il grande diamante Koh-i-noor: questo esemplare, originario dell'India, appartiene oggi alla famiglia reale britannica. Appartenne al Rajah di Malwa per secoli, fino al 1304, quando fu rubato dai Mongoli. Nel 1739 i Persiani se ne impossessarono. Fu testimone di sanguinose battaglie fin quando non ritrovò la strada dell'India nel 1813, e da qui, poi, arrivò agli scrigni della regina. Infatti, nel 1856, fu offerto alla Regina Vittoria come ricompensa per la guerra Sikh. In origine tale diamante pesava ben 186 carati ed era dotato di 30 sfaccettature, unite in 6 che, a loro volta, ne formavano una. Questo spiega il suo nome: "Montagna di luce". La Regina Vittoria lo fece tagliare e quindi si ridusse a 109 carati. Poiché si riteneva che questo diamante portasse sfortuna agli uomini, la superstiziosa Regina Vittoria aggiunse al suo testamento una clausola secondo la quale il diamante poteva essere ereditato solo dalle mogli dei futuri re!
- Il diamante Taylor-Burton: questo diamante, dal peso di 69,42 carati, fu messo all'asta nel 1969. Il giorno successivo all'acquisto, Cartier lo vendette all'attore Richard Burton per 1,1 milioni di dollari. Sua moglie, Elizabeth Taylor, ne triplicò il valore quando lo vendette dopo il divorzio!
- Il diamante Hope: tale diamante è famoso per le sventure che ha provocato ai suoi possessori dopo esser stato rubato dal tempio della dea Sita in India. Secondo la leggenda, la sua maledizione causò morti e dilapidò fortune. Evalyn Walsh McLean, l'ultima privata a possederlo, non lo volle vendere nonostante le diverse tragedie che colpirono la sua famiglia. Nel 1949 fu acquistato dall'esperto di diamanti Harry Winston, che lo donò alla Smithsonian Institution, a Washington D.C, dove può essere osservato dal pubblico;
- Il diamante Cullinan: scoperto nel 1905 in Sud Africa, è il diamante più grande mai rinvenuto. Fu venduto al governo di Transvaal 2 anni dopo la sua scoperta per 300.000 dollari. Venne poi donato ad Edoardo VII per il suo 66° compleanno. Il re ne affidò il taglio all'olandese Joseph Asscher, che lo suddivise in 105 pezzi. Asscher studiò la gigantesca pietra per ben 6 mesi prima di decidere la modalità di taglio da effettuare. La pietra più grande ottenuta dal Cullinan originale è il Cullinan I, dal peso di 530 carati. Il Cullinan II, il cui peso è pari a 317 carati, è incastonato nella corona imperiale britannica.
Formula: Au
Aspetto: I suoi cristalli sono sempre molto rari e piccoli, di forma cubica, ottaedrica o rombododecaedrica, talvolta insolitamente allungati, dal caratteristico colore giallo oro. Normalmente si presenta sotto forma di lamine, masse irregolari compatte e aggregati granulari. Allo stato nativo non è quasi mai puro, ma genera leghe con altri metalli. Può presentarsi in pepite anche di svariate decine di chilogrammi di peso.
Dove si forma: Si trova sia in giacimenti primari costituiti costituiti da filoni idrotermali quarzosi di alta temperatura, accompagnato in particolare da pirite e arsenopirite, sia soprattutto, in giacimenti secondari, dove si forma per disgregazione dei giacimenti primari o alterazione di minerali auriferi.
Proprietà fondamentali: è molto malleabile. Dunque si schiaccia e si piega con facilità e non si frantuma pestandolo. Risulta insolubile negli acidi, tranne che in acqua regia (miscela di acidi nitrico e cloridrico).
Origine del nome: Probabilmente il nome deriva dal sanscrito jyal e dal tedesco geld.
ARGENTO
Formula: Ag
Aspetto: Raramente si presenta in cristalli cubici, ottaedrici o rombododecaedrici generalmente piccoli e deformati. L'aspetto più comune è quello di lamine, nastri e filamenti tipicamente arricciati. Può anche presentarsi in masse di dimensioni variabili. Di aspetto metallico, con caratteristico colore bianco argenteo, il minerale si offusca all'aria in presenza di quantità anche minime di ozono e di idrogeno solforato.
Dove si forma: Si rinviene in filoni idrotermali contenenti quarzo; si origina anche per secondari processi di ossidazione in depositi contenenti minerali ricchi d'argento.
Proprietà fondamentali: è solubile in acido nitrico. Rappresenta il miglior conduttore di elettricità e di calore.
Origine del nome: l'etimologia proviene dalla lingua anglosassone siolfor, il cui significato, purtroppo, si è perso nel tempo.
MERCURIO
Formula: Hg
Aspetto: Liquido alle condizioni normali di temperatura (solidifica a -39 °C), non presenta dunque forma cristallina. In natura contiene spesso un po' d'argento e d'oro, con i quali forma leghe particolari dette amalgame. Il mercurio ha un caratteristico colore bianco stagno metallico, brillante ma opaco. Si presenta frequentemente in piccole goccioline associato a cinabro.
Dove si forma: si forma normalmente per naturale ossidazione o per forte riscaldamento del cinabro.
Proprietà fondamentali: l'inconfondibile suo aspetto liquido.
Origine del nome: metallo conosciuto almeno dal 1500 a.C.; deriva dal latino mercurius, termine usato dagli alchimisti per indicarlo e anche dal latino hydrargyrum che significa argento liquido.
PLATINO
Formula: Pt
Aspetto: Il platino è raramente puro in quanto può contenere ferro (fino al 18%), rame, oro e altri elementi. Estremamente rari risultano i cristalli ben formati. Di norma si rinviene in piccoli granuli, scagliette o pepite, che possono raggiungere il peso eccezionale di 8-9 kg.
Dove si forma: Quasi sempre si rinviene nei depositi alluvionali, sebbene abbia origine in particolari rocce magmatiche intrusive basiche, ricche di olivina.
Proprietà fondamentali: inattaccabile da tutti gli acidi, tranne che dall'acqua regia, nella quale è solubile, specialmente a caldo.
Origine del nome: il termine deriva dallo spagnolo platina del Pinto, essendo stato scoperto per la prima volta presso il fiume Pinto, in Colombia.
ZOLFO
Formula: S
Aspetto: forma stupendi cristalli di abito bipiramidale di colore giallo, bruno-giallognolo o giallo-rossastro. Comune anche in forma massiva mammellonare e stalattitica.
Dove si forma: è un prodotto caratteristico di sublimazione vulcanica in rocce sedimentarie, grazie all'attività biologica di microrganismi; si forma dalla decomposizione di solfuri, per effetto di reazioni chimiche prodotte dalla circolazione di acque molto acide, in depositi ricchi di solfuri.
Proprietà fondamentali: leggero e fragile, è un cattivo conduttore di calore, al punto che basta quello di una mano a provocare fratture interne al cristallo. Si carica di elettricità per sfregamento, fonde a bassa temperatura e brucia all'aria, emettendo vapori tossici di anidride solforosa.
Origine del nome: minerale conosciuto almeno dal 2000 a.C.; il nome si riferisce all'elemento chimico e deriva dal latino sulphurum.
Dunque, abbiamo analizzato alcuni tra i più importanti minerali appartenenti alla classe degli elementi nativi: adesso una carrellata di musiche inerenti oro, argento, diamanti e tesori:
- Gold and Silver di Franz Lehar, eseguito da Andre Rieu:
- Diamonds are a girl's best friend cantata da Marilyn Monroe:
- Diamonds are forever cantata da Shirley Bassey:
- Goldfinger eseguito sempre da Shirley Bassey:
- Treasure Waltz (Schatz-Walzer) di Johann Strauss suonato da Andre Rieu:
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