Esercizi: I minerali: concetto e proprietà

L'immagine mostra sei minerali comuni numerati. Scegline tre, descrivi la loro lucentezza, il loro colore e la forma dei loro cristalli e cerca di identificarli con l'aiuto di una guida ai minerali.

Definisci che cos'è la durezza di un minerale e spiega che cosa significa che il talco ha durezza 1 e il diamante durezza 10 nella scala di Mohs.

Che cos'è lo striscio di un minerale e come si ottiene? Spiega perché lo striscio è una proprietà più affidabile del colore per identificare un minerale.

Nomina le quattro proprietà normalmente usate per identificare un minerale (durezza, lucentezza, colore e striscio) e descrivi in una frase in che cosa consiste ciascuna.

Spiega che cos'è la lucentezza di un minerale e la differenza tra lucentezza metallica e non metallica, facendo un esempio di minerale per ciascun tipo.

Che cos'è la scala di Mohs? Nomina il minerale più tenero e il più duro della scala e spiega come si usa per confrontare le durezze.

Spiega che cosa significa che un minerale ha una «struttura cristallina ordinata» e fai un esempio di cristallo che hai potuto vedere, in natura, in un museo o in laboratorio.

Stabilisci, applicando la definizione, se questi materiali sono minerali: un pezzo di ambra con un insetto all'interno, un cristallo di quarzo raccolto in montagna, una perla e il salgemma di una miniera.

Ordina dal più tenero al più duro questi minerali della scala di Mohs: quarzo (7), gesso (2), diamante (10) e calcite (3). Poi rispondi: un minerale sconosciuto scalfisce la calcite ma è scalfito dal quarzo; tra quali valori si trova la sua durezza?

Hai a disposizione la tua unghia (durezza approssimativa 2,5), una moneta di rame (3) e un temperino d'acciaio (5,5). Descrivi come useresti questi tre oggetti per stimare la durezza di un minerale sconosciuto, facendo un esempio concreto.

Un campione di quarzo è bianco e latteo e un altro è viola (ametista), ma entrambi sono lo stesso minerale. Spiega com'è possibile e quali altre proprietà, oltre al colore, confermerebbero che entrambi sono quarzo.

Un minerale sconosciuto scalfisce una moneta di rame (durezza 3) ma non riesce a scalfire un temperino d'acciaio (durezza 5,5). Tra quali valori si trova la sua durezza? Stabilisci se potrebbe essere gesso (durezza 2) o fluorite (durezza 4).

Due minerali bianchi si assomigliano molto: il gesso (durezza 2) e la calcite (durezza 3). Hai solo la tua unghia (durezza 2,5) e una moneta di rame (durezza 3). Descrivi una prova per distinguerli e quale risultato ti aspetteresti da ciascuno.

Descrivi come si ottiene lo striscio di un minerale con una piastrella di porcellana non smaltata e stabilisci che cosa succede se il minerale è più duro della piastrella: lascerà striscio? Quale conclusione ne trai in quel caso?

La mica si sfalda in lamine sottili e la calcite si rompe in blocchi di forme regolari. Spiega che cosa ci dicono queste rotture così ordinate sulla struttura interna di questi minerali.

Da questo elenco — talco (1), gesso (2), calcite (3), quarzo (7) e diamante (10) — indica quali minerali puoi scalfire con l'unghia (durezza 2,5) e quali scalfiscono il vetro di una finestra (durezza 5,5), spiegando come lo hai dedotto.

Un campione ha lucentezza metallica, colore dorato, striscio nero verdastro e scalfisce il vetro. Un compagno afferma che è oro. Usa le proprietà citate per argomentare che si tratta di pirite, «l'oro degli stolti», e indica altre due proprietà che verificheresti per confermarlo.

Hai sul tavolo due coppie di minerali che si confondono facilmente: una coppia dall'aspetto dorato e lucentezza metallica (pirite e oro) e un'altra dall'aspetto biancastro e lucentezza vitrea (quarzo e calcite).

1. a) Spiega perché il colore e la lucentezza non sono proprietà diagnostiche sufficienti per distinguere i minerali in nessuna delle due coppie.
2. b) Progetta una strategia di identificazione indicando quale prova specifica (striscio o durezza) applicheresti a ciascuna coppia per differenziarle senza errori, e prevedi il risultato esatto che otterresti in ciascun caso.

La grafite e il diamante sono formati esclusivamente da atomi di carbonio puro, ma presentano proprietà radicalmente opposte: la grafite si consuma se sfregata su carta e ha durezza 1, mentre il diamante ha durezza 10 e scalfisce qualsiasi altro minerale.

1. a) Spiega, mettendo in relazione la disposizione dei loro atomi e il tipo di legame tra essi, perché la grafite è così tenera e sfaldabile mentre il diamante è estremamente duro.
2. b) A partire da questo esempio, confuta con argomenti scientifici la seguente affermazione: «Due campioni minerali che hanno esattamente la stessa composizione chimica avranno sempre la stessa durezza e le stesse proprietà fisiche».

In laboratorio ti consegnano tre minerali sconosciuti (A, B e C) e disponi di questo materiale: lente d'ingrandimento, piastrella di porcellana bianca, la tua unghia (durezza 2,5), una moneta di rame (durezza 3,0) e un temperino d'acciaio (durezza 5,5).

1. a) Progetta il protocollo sperimentale ordinando le prove dal minore al maggiore impatto fisico sui campioni e giustifica perché è indispensabile seguire quell'ordine.
2. b) Dopo aver applicato il tuo protocollo, ottieni questi risultati:

• Campione A: lucentezza vitrea; striscio bianco; l'unghia non lo scalfisce, ma la moneta di rame sì.

• Campione B: lucentezza metallica; striscio nero verdastro; scalfisce il temperino d'acciaio.

• Campione C: lucentezza sericea; si scalfisce facilmente con l'unghia.

Determina l'intervallo di durezza di ciascun campione nella scala di Mohs e deduci, giustificando la risposta, quale corrisponde a calcite, quale a gesso e quale a pirite.

Nel laboratorio scolastico si sono cancellate le etichette di quattro campioni minerali: magnetite, calcite, zolfo e salgemma (halite). Per identificarli, devi ricorrere alle loro proprietà particolari.

1. a) Progetta una prova semplice e non distruttiva per identificare con sicurezza la magnetite e un'altra per lo zolfo, descrivendo quale fenomeno osserverai in ciascuna.
2. b) Uno studente propone di identificare la halite assaggiandola con la lingua e la calcite versandovi sopra un flacone di acido cloridrico concentrato. Giustifica criticamente perché entrambe le proposte sono scorrette in un laboratorio e proponi un'alternativa più sicura per verificare ciascuna.

L'ossidiana (vetro vulcanico naturale) e il cristallo di quarzo sono solidi inorganici di origine naturale formati principalmente da biossido di silicio. Tuttavia, in geologia il quarzo è classificato come minerale e l'ossidiana no.

1. a) Giustifica perché l'ossidiana non soddisfa la definizione scientifica di minerale pur essendo un prodotto naturale, inorganico e solido.
2. b) Se colpisci entrambi i campioni con un martello da geologo, prevedi come si romperà ciascuno (tipo di rottura o frattura) e spiega la relazione che esiste tra il loro comportamento meccanico e la loro struttura atomica interna (ordinata o disordinata).

Un commerciante di pietre preziose sospetta che un lotto di «rubini» contenga pezzi falsi fabbricati con quarzo tinto di rosso o con vetro rosso. Sapendo che il rubino è una varietà del minerale corindone (durezza 9 nella scala di Mohs) e il quarzo ha durezza 7:

1. a) Proponi un metodo fisico basato sulla durezza che permetta di distinguere un rubino autentico da una falsificazione di quarzo o vetro senza distruggere la gemma. Giustifica la tua proposta.
2. b) Il corindone comune non si usa in gioielleria, ma nell'industria come abrasivo per lucidare e tagliare altri materiali. Giustifica quale proprietà fisica condividono il rubino da gioielleria e il corindone industriale che spiega la sua enorme utilità in due campi così diversi.

Un venditore ambulante offre un «diamante» a un ottimo prezzo, ma la pietra risulta scalfita da un temperino d'acciaio (durezza 5,5). Dimostra, ragionando con la scala di Mohs, che la pietra non può essere un diamante e spiega quale altra prova potresti fare per confermarlo.