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Mineralogia - Carbonati

 

CARBONATI

In questa classe si riuniscono i minerali che dal punto di vista chimica possono venir considerati sali contenenti gruppi anionici XO3 :

- Carbonati

- Nitrati

- Arseniti

- Seleniti

- Tellurici

- Iodati

Questi gruppi presentano nei casi più comuni una configurazione triangolare planare, ma possono essere anche piramidali. Di gran lunga più importanti in natura sono i carbonati. Alcune caratteristiche comuni dei carbonati sono la durezza non superiore a 5 l’aspetto generalmente litoide e l’alta birifrangenza dovuta ai gruppi CO3, planari e spesso disposti in strati paralleli. Inoltre sono solubili in acqua. Nelle strutture i gruppi XO3 appaiono sempre isolati, senza formare aggruppamenti (finiti o infiniti) per condivisione di ossigeni. L’esistenza di sole strutture con gruppi XO3 isolati rende impossibile classificare questi composti su basi propriamente cristallochimiche. Dovremo perciò adottare una suddivisione fondata essenzialmente su criteri chimici, e per comodità di descrizione si possono considerare sei sottoclassi:

1) carbonati anidri;

2) carbonati anidri con altri anioni;

3) carbonati idrati;

4)carbonati idrati con altri anioni;

5) nitrati;

6) arseniti, seleniti, tellurici e iodati

Carbonati anidri : Fra questi minerali si hanno due serie una trigonale ed una rombica. Sono trigonale i carbonati dei cationi di media grandezza (gruppo isomorfogeno del magnesio) e rombici quelli dei cationi più grossi; il limite di separazione può essere posto a circa 1 A per il raggio ionico. Il Ca2+, che presenta appunto tali dimensioni, può dar luogo ad entrambe le forme: calcite ed aragonite che possono essere prese come capostipiti delle due serie. Una terza serie è quella della dolomite, comprendente carbonati doppi di Ca e Mg o Fe o Mn. 

 

Serie della calcite : Vi appartengono i carbonati dei metalli bivalenti con raggio ionico tale da ammetter una coordinazione ottaedrica (Mg2+, Co2+, Fe2+, Zn2+, mn2+). I due minerali più rappresentativi di questa serie sono la calcite e la magnesite.

La calcite è un minerale costituito da carbonato di calcio (CaCO3); insieme ai feldspati e al quarzo, è uno dei costituenti principali della crosta terrestre. Cristallizza nel sistema trigonale ed è noto per la grande varietà di abiti cristallini; tuttavia si trova anche in formazioni massicce e criptocristalline. Frequenti sono i geminati. Comune è la calcite in cristalli non euedrali, costituenti masse spatiche, concrezionate e granulari. Il minerale puro è perfettamente incolore e limpidissimo, ma per lo più è biancastro, appena traslucido, e talora debolmente colorato per impurezze. Come sostituenti può ospitare quantità piccole di Fe e di Mg e relativa,mente più elevate di Mn. E’ spesso fluorescente in vividi colori se illuminata con luce ultravioletta e assume colorazioni persistenti se sottoposta all’azione dei raggi X. La forma più pura di calcite presente in natura è conosciuta come spato d'Islanda, mentre calcare, maiolica, travertino, alabastro orientale e marmo sono alcune delle forme criptocristalline più diffuse.  Di calcite sono costituite anche le stalattiti, che pendono dal soffitto di grotte e caverne, e il guscio di molti molluschi. Incolore, con durezza 3 e densità 2,72, la calcite pura è identificabile rapidamente per la facilità con cui può essere tagliata o sfaldata e per la prontezza con cui reagisce con acidi diluiti. Contaminanti come il magnesio, il ferro bivalente, il manganese e lo zinco alterano le proprietà del minerale in vario grado, a seconda della quantità presente.

La magnesite è un minerale costituito da carbonato di magnesio, MgCO3. si presenta generalmente in masse granulari, talvolta concrezionate ma di regola a struttura saccaroide od anche compatte e terrose. Rari e ricercati sono gli individui euedrali.  Cristallizza nel sistema trigonale, di solito in masse compatte. Ha colore bianco, grigio, giallo o bruno e lucentezza vitrea; è incolore o biancastra, ma assume toni gialli o bruni se contiene Fe o Mn. A differenza della calcite e della dolomite è attaccata solo da HCl. La durezza varia da 3,5 a 4,5 e la densità è circa 3. La magnesite è inoltre un componente di rocce sedimentarie carbonatiche. In alcune di queste sembra essere di deposizione primaria; in altre di origine metasomatica su calcari e dolomie. Giacimenti degni di nota si trovano nell'ex Unione Sovietica, in Austria, Grecia e Stati Uniti. La magnesite è utilizzata nella produzione di materiali refrattari per il rivestimento di fornaci, e se ne ricavano sali di magnesio per uso industriale e medicinale.

 

Serie della dolomite : La struttura dei sali doppi di Ca e Mg differisce da quella dei carbonati semplici per una minor simmetria. Vengono a mancare gli assi binari e gli slittopiani c con la conseguenza che resta soltanto l’asse ternario di inversione. La dolomite solidifica in cristalli appartenenti al sistema trigonale; facile sfaldatura romboedrica, fortissima birifrangenza e segno ottico negativo. Il minerale più rappresentativo di questa serie è la dolomite .

La dolomite è un minerale molto diffuso, di formula CaMg(CO3)2, che si trova principalmente in masse rocciose di calcare dolomitico, o dolomia, e occasionalmente in filoni metalliferi e vene. Può presentarsi in cristalli ad habitus romboedrico, spesso costituiti dal solo romboedro di sfaldatura. Spesso i cristalli possono riunirsi in aggregati a mosaico (aggruppamenti selliformi). Ha durezza compresa tra 3,5 e 4 e densità 2,85. La dolomite solidifica in cristalli appartenenti al sistema trigonale, di solito incolori, bianchi o rosa, ma anche bruni, neri o verdi, a seconda delle impurità presenti. La dolomite è pure un importante minerale di rocce sedimentarie; in esse può risultare di genesi primaria, cioè depositata direttamente da precipitazione chimica in condizioni di alta salinità (ambiente evaporitico). Più spesso è penecontemporanea alla sedimentazione, e deriva dall’interazione del sedimento calcitico o aragonitico ancora fresco con le acque marine; può essere infine dovuta a processi di sostituzione metasomatica in preesistenti calcari.  Quando reagisce con acido solforico, dà luogo a solfato di calcio (gesso) e solfato di magnesio. Trova impiego come materiale per l'edilizia, in particolare per la preparazione di cementi particolari. Le rocce composte quasi esclusivamente da dolomite sono dette dolomie.

Serie dell’aragonite : La loro struttura si differenzia da quella della calcite perché, fermi restando gli strati dei cationi, il luogo dell’unico strato interposto di gruppi planari CO3 se ne hanno due posti a livello, ruotati di 30° verso destra e, rispettivamente, verso sinistra. Ne risulta un maggior spazio a disposizione per i cationi che vengono ad assumere numero di coordinazione 9. Nel suo complesso, si tratta dunque ancora di una struttura a strati. Questi minerali hanno pertanto due indici di rifrazione principali piuttosto elevati ed il terzo comparativamente assai basso; di conseguenza sono tutti otticamente negativi. Il minerale più rappresentativo di questa serie è l’aragonite .

L’aragonite è la modificazione rombica del (CaCO3), e costituisce la fase stabile a presisone più alta ed a temperatura più bassa in quanto è più compatta ed in essa lo ione Ca2+ ha numero di coordinazione maggiore. Solidifica in cristalli appartenenti al sistema rombico.  In condizioni ordinarie l’aragonite è nettamente instabile nei confronti della calcite. Si osservano ad es. Frequenti paramorfosi di calcite su aragonite, e nei sedimenti organogeni la frazione aragonitica delle spoglie animali o vegetali viene rapidamente sostituita da calcite o dolomite. In intervalli di tempo molto lunghi tende a convertirsi in calcite, forma più stabile e più comune. I rapporti di stabilità tra calcite ed aragonite sono stati estensivamente studiati in condizione di alta pressione e temperatura. La curva di equilibrio riportata nella Fig. 2 è comunque influenzata anche da numerosi altri fattori: ad esempio la presenza di costituenti minori (un certo contenuto di magnesio sembra estendere il campo di stabilità della calcite); inoltre se la calcite di partenza è ricca di difetti ed imperfezioni, la sua trasformazione in aragonite appare alquanto facilitata.

Si trova in associazione a minerali di ferro, attorno alle sorgenti termali e nelle stalattiti; viene anche secreta da alcuni invertebrati sotto forma di madreperla, per costituire il rivestimento interno delle conchiglie, e di perla. I cristalli hanno forma allungata; sono fragili, di solito biancastri, trasparenti o traslucidi; ha durezza compresa tra 3,5 e 4 e densità pressoché uguale a 2,95.  

 

Minerale

Durezza

Densità

S.C.

Morfologia

Colore

Lucentezza

Calcite

(CaCO3)

3

2.72

TRIGONALE

SPATICHE GRANULARI CONCREZIONATE

incolore

Vitrea

Magnesite

(MgCO3)

3.5-4.5

3

TRIGONALE

GRANULARI

Bianco Grigio Giallo

Vitrea

Dolomite

CaMg(CO3)2

3.5-4

2.85

TRIGONALE

ROMBOEDRICO

Bianco Rosa

Madreperlacea

Aragonite

(CaCO3)

3.5-4

2.95

ROMBICO

ALLUNGATA

Biancastri

Vitrea