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.