Obiettivi Formativi

Conoscenza della composizione chimica, struttura e genesi dei minerali come componenti cristallini delle rocce costituenti la Terra solida; concetti fondamentali di cristallografia, cristallofisica e cristallochimica e delle principali caratteristiche macroscopiche utili al riconoscimento dei minerali; conoscenza dei tratti fondamentali del processi genetici e dei criteri classificativi dei minerali; conoscenza della stabilità e delle modalità di trasformazione dei minerali nei diversi ambienti termodinamici. Consapevolezza del ruolo della strutturistica mineralogica per la comprensione della composizione e dell’evoluzione della Terra. Acquisizione di sensibilità ai temi dello “sviluppo sostenibile”, della compatibilità ambientale e dello sfruttamento delle materie prime naturali; attitudine alla descrizione qualitativa e quantitativa dei sistemi naturali. Sensibilità verso l’approccio scientifico multidisciplinare.

Metodi didattici

Lezioni frontali ed esercitazioni

Prerequisiti

Superamento degli esami dei corsi di Chimica e Fisica

Verifiche dell'apprendimento

Esame orale e scritto

Programma del Corso

• Introduzione alla mineralogia • Cristallografia generale: Stato cristallino e stato amorfo. Il reticolo di traslazione: cella elementare, proprietà del piano reticolare. Gli elementi di simmetria morfologica e le loro combinazioni; condizioni di coesistenza degli elementi di simmetria; gruppi planari, sistemi cristallini e classi di simmetria; i 14 reticoli Bravaisiani; simmetrie oloedriche e meroedriche; gli elementi di simmetria con traslazione; i 230 gruppi spaziali. • Cristallografia morfologica: Elementi geometrici di un cristallo: facce, spigoli, vertici. Esempi di diversi aggregati e diverse morfologie cristalline. Leggi della cristallografia morfologica. Simmetria del cristallo macroscopico, gruppo di simmetria, forme semplici e composte. • Esercitazioni di cristallografia morfologica e proiezioni stereografiche. • Cristallofisica: Proprietà scalari e vettoriali; superifici ausiliarie; properietà continue e discontinue; proprietà isotrope e anisotrope. Simmetria delle proprietà fisiche; restrizioni di simmetria; principio di Neumann. Relazioni tra proprietà fisiche e struttura. Densità, temperatura di fusione, colore, conducibilità, durezza, deformabilità, sfaldatura, effetto piezoelettrico, effetto piroelettrico. Cenni di cristallografia a raggi X • Esercitazioni sulle proprietà fisiche dei minerali più comuni • Cristallochimica: Il legame chimico (ionico, covalente, metallico, idrogeno, van der Waals). Raggi ionici; relazione tra coordinazione e dimensioni atomiche. Impacchettamenti compatti: cubico compatto, esagonale compatto; siti interstiziali degli impacchettamenti compatti; esempi di strutture basate su impacchettamenti compatti di sfere; esempi di strutture ioniche aperte. Criteri di stabilità delle strutture ad impalcatura poliedrica: le regole di Pauling. Isomorfismo e polimorfismo; soluzioni solide; campi di stabilità ed esempi di diagrammi di fase; tipi di trasformazioni polimorfe (distorsive, ricostruttive, ordine-disordine, politipismo, di legame). • Genesi dei minerali • Mineralogia speciale: Classificazione delle famiglie mineralogiche. Composizione della crosta terrestre e principali fasi del mantello. Componenti fondamentali, accidentali e accessori delle rocce. Classificazione dei silicati: Quarzo e altri polimorfi della silice (tridimite, cristobalite, coesite, stishivite, silice amorfa e idrata). Feldspati alcalini: polimorfi del feldspato sodico e del feldspato potassico; pertiti; feldspato calcico e plagioclasi. Feldspatoidi e zeoliti. Allumino silicati. Fillosilicati: serpentino, caolinite, talco, pirofillite, clorite, muscovite, biotite, montmorillonite; proprietà dei minerali argillosi. Pirosseni: quadrilatero dei pirosseni, enstatite, ferrosilite, diopside, hedembergite; soluzioni solide; omphaciti ed aegirine-augiti. Anfiboli: ferromagnesiaci, calcici, sodici; orneblenda. Nesosilicati: olivine; granati. Alluminosilicati Elementi nativi Alogenuri Carbonati Solfati Solfuri Ossidi e idrossidi Apatiti