La crosta terrestre: minerali e rocce
I minerali
3.2 La struttura cristallina dei minerali
Quasi tutti i minerali hanno una struttura cristallina, cioè un’«impalcatura» di atomi regolare e ordinata. Da questa struttura invisibile si origina la forma esterna del minerale, che è invece ben visibile e altrettanto regolare e che viene chiamata abito cristallino o cristallo. Un cristallo, quindi, è un solido geometrico con facce, spigoli e vertici che si originano per la crescita progressiva, atomo dopo atomo per miliardi di volte, di una struttura tridimensionale elementare di dimensioni infinitesime. Ogni volta che un minerale può accrescersi senza ostacoli si sviluppa in cristalli singoli, perfettamente formati. Se invece la crescita è ostacolata per lo sviluppo contemporaneo di altri cristalli, ne risulta una massa di individui fittamente aggregati, nei quali non è possibile riconoscere l’abito cristallino senza opportuni strumenti.
La struttura interna di un cristallo di un qualunque minerale è quindi caratterizzata da una disposizione degli atomi nello spazio che si ripete a intervalli regolari lungo più direzioni. La struttura tridimensionale che così si realizza viene genericamente chiamata reticolo cristallino e si presenta come allineamenti regolari di atomi.
Lungo queste file regolari gli atomi, della stessa natura o di natura diversa, si susseguono a distanze fisse e sono separati da spazi vuoti (figura ►4). L’esempio riportato in figura si riferisce alla struttura cristallina del minerale salgemma, che corrisponde al composto chimico cloruro di sodio. In questo caso le file regolari di atomi sono orientate nello spazio secondo tre direzioni tra loro ortogonali, tanto da disegnare delle minuscole celle di forma cubica (con un atomo in ogni vertice).
L’esistenza di atomi diversi per dimensioni e struttura elettronica dà origine a reticoli cristallini diversi. Anche le forme degli abiti cristallini, di conseguenza, sono molteplici e spesso complesse, ma tutte rispondono a leggi di simmetria che governano l’organizzazione reticolare estesa in modo indefinito nello spazio. Senza entrare in dettaglio nel complesso ma affascinante campo della Cristallografia, ricordiamo che le distribuzioni possibili di atomi nello spazio per formare un minerale non sono infinite: diversi abiti cristallini risultano così distribuiti in 32 differenti «classi», ognuna delle quali è caratterizzata da una o più forme cristalline semplici (cubi, prismi, piramidi).
In una medesima classe, forme semplici possono risultare combinate in numerose forme cristalline composte.
Qui a lato, la posizione nello spazio degli ioni Na+ e Cl- è indicata in modo schematico da sferette che occupano i vertici di cubi ideali, alternandosi regolarmente lungo i filari. A sinistra, le sfere rappresentano le corrette dimensioni relative dei due tipi di ioni (1 Å, ångström = 10-10 m). (Il tratteggio mette in evidenza i filari ideali lungo i quali gli atomi si allineano con regolarità.)glossario
Proprietà di sistemi formati da più parti (oggetti, insiemi di elementi), in cui sussiste un ordine tra i vari elementi nello spazio tale per cui, rispetto a un riferimento (punto, piano, asse), vi sia corrispondenza di posizione. In pratica è una ripetizione senza variazione dell’orientamento
Per esempio, se immaginiamo di «tagliare» un cubo lungo una superficie parallela a una delle facce e passante per il centro, otteniamo due metà simmetriche: quella superficie ideale viene indicata come piano di simmetria.
