ELEMENTI NATIVI
Il numero degli elementi nativi, a parte ovviamente i gas
dell’atmosfera, è di circa 20. Tenendo conto delle varie modificazioni
polimorfe, di alcune leghe e dei rari composti, si arriva a circa 80 specie
mineralogiche, il cui insieme può essere ulteriormente suddiviso in quattro
sottoclassi:
a ) elementi metallici;
b ) elementi semimetallici;
c ) elementi non metallici;
d ) carburi nitruri e fosfuri.
Elementi metallici
: A questa sottoclasse fanno parte quattro gruppi molto importanti :
1 Gruppo dell’oro
2 Gruppo del platino
3 Gruppo del ferro
4 Gruppo del mercurio, zinco e stagno
Gruppo dell’Oro
: Questo gruppo comprende i ben noti metalli Pb, Au, Ag e Cu. Tutti questi
metalli cristallizzano nella classe cubica esacisottaedrica. Essi si
rinvengono raramente in cristalli ben sviluppati e più spesso formano
aggregati arborescenti o dendritici oppure passerelle e grani talora di
spetto spugnoso. I due metalli più simili sono Au e Ag. Essi presentano un
raggio atomico molto vicino il che giustifica, fra l’altro, come essi
formino soluzioni solide in tutti i rapporti. Il Cu non fornisce soluzioni
solide con gli altri metalli di questo gruppo, almeno a temperatura
ordinaria. Nel solo sistema Cu-Au si ha miscibilità completa, ma soltanto al
di sopra di 400°C.
I metalli nativi di questo gruppo hanno in comune
non solo il carattere strutturale (reticolo cubico a facce centrate), ma
anche alcune analogie geochimiche.
Oro
: Au – Si presenta raramente in cristalli ottaedrici, cubici o
rombododecaedrici. Più comuni sono i gruppi di cristalli, per lo più in
forma di lamelle appiattite a contorni indistinti e talvolta con sviluppo
arborescente e detritico.
Il colore è
giallo brillante in luce riflessa. Il tono del colore può variare in
funzione di altri metalli presenti in soluzione solida: più chiaro se
presente Ag, più scuro e rossiccio se è presente Cu.
L’oro nativo è
raramente purissimo. Il sostituente è l’Ag, a causa dell’identità dei raggi
atomici.
Argento
: Ag – Si presenta in cristalli cubici od ottaedrici, ma più spesso in
aggregati laminari o indistinti; tipiche sono le forme filamentose
costituite da un insieme di individui allungati, fortemente striati e
bizzarramente colorati.
Questo metallo
possiede un colore bianco se puro, ma spesso è annerito da un velo
superficiale di solfuro. Bianco brillante in luce riflessa, presenta un
potere riflettente (95%) tra i più alti conosciuti. L’argento nativo può
contenere piccole quantità di Au, Hg e Cu e tracce di Pt, Pd e Bi.
Rame
: Cu – Si trova in masse compatte o spugnose, talora arborescenti o
filamentose. Il rame nativo può contenere piccole quantità o addirittura
tracce di Ag, As, FE, Bi, Sb e Hg. Dal caratteristico colore rosso, spesso
alterato in superficie, il rame appare bianco-rosso in luce riflessa.
Geneticamente associato a rocce eruttive basiche.
Gruppo del Platino
: Vengono qui raggruppati i metalli, tutti molto simili dal punto di vista
chimico, Pt, Pd, Ir e Os.
Platino
: Pt – Si presenta raramente in cristalli cubici e più spesso in pagliuzze,
lamine o pepite. E’ estremamente raro se puro; quasi sempre contiene Cu e
soprattutto Fe che può raggiungere il 30% in peso.
Il platino nativo si origina per segregazione
magmatica entro rocce basiche ed ultrabasiche, ma oltre che in giacimenti
primari può rinvenirsi anche in depositi secondari alluvionali.
Gruppo del Ferro
: Questo gruppo contiene due minerali “terrestri” estremamente rari: il
ferro α, cubico a corpo centrato e contenente sempre Ni, ma in quantità di
regola inferiore al 7%; ed il ferro-nichel, cubico a facce centrate e con
tenori di Ni oscillanti fra il 30 ed il 75%.
Nonostante la grande abbondanza del ferro nella
litosfera, la sua rarità come ferro nativo è giustificata dalla sua bassa
posizione nella serie elettrochimica degli elementi.
Ferro e ferro-nichel sono invece fra i
costituenti delle meteoriti. In tal caso assumono rispettivamente i nomi di
kamacite e taneite.
Ferro α
: Fe – Si trova raramente in piccolissimi cristalli ottaedrici, ma di regola
forma minute granulazioni o masse compatte microcristalline. E’ di colore
acciaio. Il ferro nativo terrestre può contenere solo modeste quantità di
Ni. La sua origine può essere ricondotta sia a diretta segregazione del
magma, sia a riduzione di altri minerali del Fe allorché la roccia madre
abbia avuto occasione di digerire almeno parzialmente strati di carbon
fossile o di altre rocce sedimentarie ricche in sostanze organiche
riducenti.
Ferro-nichel
: (Fe,Ni) – Quasi sempre in grani o scagliette bianco.-argento, con durezza
5 e densità da 7.8 a 8.2; contiene spesso piccole quantità di Co, Cu, S e C.
Elementi semimetallici
: Questa sottoclasse comprende due gruppi:
1 Gruppo dell’arsenico;
2 Gruppo del tellurio.
Il carattere metallico è più spiccato per gli
elementi appartenenti al gruppo dell’arsenico. Un ottimo parametro per
comparare il carattere più o meno metallico è il raggio atomico, che è
maggiore negli elementi più metallici.
Gruppo dell’Arsenico
: La struttura di questi metalli è data da un reticolo romboedrico con cella
elementare piuttosto piccola. Il carattere semimetallico è rilevato dalla
presenza di una discreta conducibilità elettrica e di un buon potere
riflettente, cui si associa peraltro fragilità del tutto assente nei veri e
propri metalli. A questo gruppo appartengono: As (arsenico), Sb (antimonio)
e Bi (bismuto).
Arsenico
: As – Si presenta raramente in cristalli pseudocubici o aciculari più
spesso in masse granulari mammellonate. Lucentezza semimetallica.
Può contenere in soluzione solida, oltre ad Sb,
piccole quantità di Fe, Ni, Ag e S. Si rinviene in vene idrotermali
comunemente associato a minerali di Ag, Ni e Co.
Antimonio
: Sb – Raramente in cristalli pseudocubici o tabulari; colore bianco stagno.
L’antimonio nativo ha praticamente la stessa genesi e giacitura
dell’arsenico, pur essendo più raro.
Bismuto
: Bi – Rarissimo in natura sotto forma di cristalli euedrali, si presenta di
regola in masse granulari o in scheletri cristallini arborescenti,
interclusi nella matrice. Ha lucentezza metallica e colore bianco roseo.
Perfetta è la sfaldatura basale (0001), evidentissima anche nei minerali
sopra descritti.
Gruppo del Tellurio
: Comprende due elementi il tellurio (Te) e il selenio (Se). Entrambi
cristallizzano nella classe trigonale. Anche la morfologia di questi due
minerali risulta molto diversa: il selenio presenta generalmente
l’associazione del prisma esagonale con il romboedro; mentre il tellurio
mostra una morfologia pseudoesagonale. Anche la genesi di questi due
elementi è diversa, in quanto il tellurio si ritrova in vene idrotermali
associato ad oro nativo; il selenio lo si rinviene in ambiente fumarolico
talvolta associato con lo zolfo.
Tellurio
: Te – Si presenta raramente in cristalli, per lo più di piccole dimensioni;
più spesso e sottoforma di masserelle granulari. Ha colore bianco,
lucentezza metallica ed elevato potere riflettente. Il tellurio è miscibile
in tutte le proporzioni con il selenio.
Selenio
: Se – Si presenta raramente in cristalli aciculari o capillari, rossastri e
con lucentezza semimetallica, lunghi fino a qualche cm. Ha caratteri
metallici assai poco spiccati; è di colore grigio, non trasparente e
colorato in rosso se in schegge sottili; la sua resistenza elettrica varia
notevolmente in funzione della luce incidente, per cui se ne fa largo uso
per le cellule fotoelettriche.
Elementi non metallici : A parte i gas atmosferici o presenti nelle esalazioni vulcaniche,
che esulano dal campo proprio della mineralogia, si conoscono in natura solo
due elementi nativi a carattere non metallico: zolfo (gruppo dello zolfo) e
carbonio (gruppo del carbonio).
Gruppo dello zolfo
: In natura esistono le due modificazioni stabili (zolfo α rombico, zolfo β
monoclino) più una metastabile zolfo γ, anch’esso monoclino.
Tutti sono fondati sull’unità molecolare S8
a forma di anello non perfettamente planare. Questa molecola è molto stabile
e si trova anche in fase di vapore, almeno fino a temperature non molto
elevate.
Le distanze interatomiche minime entro ciascun
anello S8 sono di 2.04 A, mentre il più stretto contatto fra
atomi appartenenti ad anelli diversi è di 3.69 A. un valore così elevato non
può spiegarsi altro che con l’intervento di puri legami di Van der Waals.
Zolfo α
: S – Questa modificazione rombica è stabile a temperatura ordinaria ed è di
gran lunga la più comune in natura. Le unità molecolari S8 sono
disposte con gli assi degli anelli paralleli al piano a-b. questa
disposizione di gruppi S8 ruotati di 90° l’uno rispetto all’altro
spiega come nello zolfo rombico si osservino sfaldature alquanto imperfette
secondo (001) (110) (111).
Lo zolfo α può fornire cristalli con habitus bipiramidale. Questo
minerale però forma aggregati di cristalli non euedrali, talvolta spatici e
talvolta costituenti incrostazioni di un bel colore dal giallo al giallo
bruno, trasparenti o traslucide e con viva lucentezza resinosa.
L’orientamento
degli anelli molecolari S8 determina una certa analogia fra la
struttura dello zolfo α e quelle propriamente a catena. Il minerale è
pertanto otticamente positivo. Il carattere covalente dei legami
intramolecolari determina valori elevati degli indici di rifrazione. Le
giaciture dello zolfo nativo sono essenzialmente di tre tipi, correlate
rispettivamente a processi sedimentari, ad attività vulcanica sia recente
che antica ed all’alterazione superficiale di mineralizzazioni a sulfuri. Lo
zolfo di genesi sedimentaria è sempre associato a rocce di tipo evaporitico
Gruppo del carbonio
: In questo gruppo sono comprese le varie modificazioni del carbonio
presenti in natura, essenzialmente riconducibili a due tipi fondamentali:
grafite e diamante.
Diamante
: C – I cristalli di questa nota gemma hanno generalmente habitus
esacisottaedrico od ottaedrico; più raramente cubico.
Si ha facile e
perfetta sfaldatura secondo le facce dell’ottaedro e ciò contribuisce ad
aumentare la fragilità del diamante, che è assai elevata nonostante
l’estrema durezza (10). Indice di rifrazione molto elevato. I cristalli di
diamante scompongono nettamente la luce bianca e la rimandano suddivisa nei
vari colori dell’iride. A questo gioco di colori, oltre che alla sua durezza
e inalterabilità ed alla caratteristica lucentezza detta appunto adamantina,
si deve il pregio di questa gemma.
Per la cristallizzazione del C sotto forma di diamante sono
necessarie pressioni estremamente elevate.