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Un minerale è una sostanza naturale solida, con due caratteristiche fondamentali: una composizione chimica ben definita e una disposizione ordinata e fissa degli atomi che la costituiscono. I minerali in genere sono di origine inorganica.

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I minerali che costituiscono la crosta terrestre sono formati dalla combinazione degli stessi elementi chimici che si ritrovano in tutto l'Universo. La maggior parte sono il risultato della combinazione di più elementi, legati tra loro in un composto chimico.

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Quasi tutti i minerali hanno una struttura cristallina, cioè un'impalcatura di atomi regolare e ordinata. Da questa struttura si origina la forma esterna del minerale, detta abito cristallino o cristallo. Possiamo quindi definire un cristallo come un solido geometrico con facce. La struttura interna di un cristallo è quindi caratterizzata da una disposizione degli atomi nello spazio che si ripete a intervalli regolari lungo più direzioni. Questa struttura tridimensionale è detta reticolo cristallino e si presenta come allineamenti regolari di atomi, spesso in forma di ioni.

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La composizione chimica e l'abito cristallino sono le caratteristiche fondamentali di un minerale, a esse si associano però altre proprietà fisiche:

La durezza è la proprietà di resistere all'abrasione o alla scalfittura e dipende dalla forza dei legami reticolari.

La sfaldatura è la tendenza di un minerale a rompersi per urto secondo superfici piane.

La lucentezza misura il grado in cui la luce viene riflessa dalle facce di un cristallo e si distingue in:

- metallica, tipica di sostanze che assorbono totalmente la luce e che risultano opache;

- non metallica, tipica dei corpi più o meno trasparenti.

Il colore è una proprietà molto evidente, ma meno diagnostica di altre.

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I minerali idiocromatici sono minerali che presentano sempre lo stesso colore.

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I minerali allocromatici sono minerali che presentano colori diversi a seconda delle impurità chimiche rimaste incluse nel reticolo durante la sua formazione o per certi difetti in alcuni punti del reticolo.

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I minerali sono il risultato di una serie di reazioni chimico-fisiche che si possono riassumere nel processo di cristallizzazione. Ogni minerale dipende perciò, dalle caratteristiche dell'ambiente naturale in cui si forma: temperatura, pressione e concentrazione dei diversi elementi chimici presenti. Il diamante e la grafite sono due modi diversi di cristallizzare dell'elemento carbonio. I principali processi di formazione di un minerale sono:

Raffreddamento di un materiale fuso. Gli atomi o i gruppi di atomi si aggregano per formare i reticoli cristallini tipici dei composti chimici che possono formarsi a seconda della composizione del fuso.

Sublimazione di vapori caldi. Le esalazioni vulcaniche, per esempio, possono determinare la formazione di cristalli su superfici relativamente fredde vicine alla zona di fuoriuscita dei vapori.

Precipitazione da soluzioni acquose calde in via di raffreddamento. Al diminuire della temperatura, si formano via via cristalli di specie mineralogiche diverse, a seconda della composizione chimica della soluzione.

Evaporazione di soluzioni acquose, soprattutto acque marine.

Attività biologica, che porta alla costruzione di gusci o apparati scheletrici.

Trasformazioni allo stato solido di minerali già esistenti prodotte da variazioni di temperature o di pressione.

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Il gruppo più diffuso e numeroso di minerali è quello dei silicati. Essi sono costituiti da ossigeno e silicio, i due elementi chimici più abbondanti nella crosta. I minerali che ne risultano costituiscono da soli l’80% dei materiali della crosta terrestre.

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I minerali non silicatici sono molto meno abbondanti di quelli silicatici. Sono masse di minerale costituito da un singolo elemento chimico, che si trova allo stato puro. Per esempio l'oro si trova in rocce intrusive, raramente in cristalli, in genere in granuli, informi, lamine o pagliuzze.

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Sono minerali che contengono zolfo, direttamente legato con elementi metallici. Ad esempio la pirite è un solfuro di ferro molto comune.

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Gli alogeni sono minerali costituiti dalla combinazione di uno o più elementi con il cloro, il fluoro, lo iodio e il bromo. La fluorite (floruro di calcio) cristallizza in forme cubiche e ottaedriche. Quando è pura è trasparente, ma può assumere varie colorazioni, a seconda delle impurità che contiene nel reticolo cristallino.

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Gli ossidi sono i minerali da cui si ricava gran parte dei metalli usati nell’industria. Sono compresi in questo gruppo i minerali come l'ematite e la magnetite.

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Sono composti da uno o più ioni positivi combinati con uno ione carbonato. I minerali più comuni di questa classe sono la calcite e la dolomite.

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Nei solfati lo zolfo è presente sotto forma di ione solfato. Comprendono circa 300 tipi di minerali: il più comune è il gesso.

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I fosfati contengono uno ione fosfato, legato a uno o più elementi metallici e si formano in ambienti diversi, per esempio l'apatite.

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I borati contengono uno ione borato, legato a uno o più ioni positivi e sono sfruttati per ricavare il boro. Un elemento usato nelle industrie chimiche, farmaceutiche e dei cosmetici come, ad esempio, il borace.

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