CLASSE DEI MINERALI

I – Elementi nativi
II – Solfuri (con seleniuri, tellururi, arseniuri, antimoniuri e bismuturi)
lll – Alogenuri
IV – Ossidi e idrossidi
V – Carbonati (con nitrati e borati)
Vl – Solfati (con molibdati, cromati e wolframati)
Vll – Fosfati (con arseniati e vanadiati)
Vlll – Silicati
lX – Sostanze organiche

I – ELEMENTI NATIVI – Ben pochi elementi si trovano liberi, cioè allo stato “nativo”, in natura. La facilità che hanno i metalli e i metalloidi ad associarsi con altri elementi e, in special modo, con l’ossigeno fa si che sulla crosta terrestre si trovino quasi esclusivamente i composti. Da questi è possibile ricavare I’elemento con procedimenti a volte relativamente semplici e tali da consentirne l’utilizzazione nella tecnica, a volte cosi complessi e onerosi che l’isolamento dell’elemento diventa un’operazione a scopo puramente scientifico. I pochi elementi che si trovano allo stato nativo in natura devono questa possibilità alla difficoltà di unirsi ad altri elementi (come è il caso dei metalli nobili oro e platino) o all’azione di particolari ambienti inducenti che riesce a vincere la tendenza a combinarsi di alcuni metalli e non metalli. Un caso eccezionale è quello del ferro, che può raggiungere la crosta terrestre, allo stato nativo, sotto forma di meteorite.

II – SOLFURI – La seconda classe della sistematica dei minerali comprende i solfuri e quei composti ad essi strettamente correlati che sono i seleniuri, i tellururi, gli arseniuri, gli antimoniuri e i bismuturi . Si tratta di composti non ossigenati che derivano dalla combinazione di vari metalli sia con elementi come zolfo, selenio e tellurio, aventi caratteristiche prevalentemente non metalliche, sia con semimetalli quali l’arsenico, l’antimonio e il bismuto. Questi ultimi tre elementi possono formare con i metalli veri e propri anche complessi notevoli di tipo intermetallico, simili alle leghe, sempre compresi nella stessa classe. Attualmente sono conosciute circa 400 specie mineralogiche appartenenti a questa classe. Anche se un gran numero di esse si trova solo in piccolissima quantità e riveste pertanto esclusivo interesse scientifico, va ricordato che tra questi composti molti presentano enorme importanza economica. Diversi solfuri costituiscono infatti la fonte principale e spesso unica per l’ottenimento di elementi di estrema utilità e importanza industriale. Metalli quali rame, piombo, zinco, mercurio, molibdeno, argento e molti elementi rari (tellurio, selenio, germanio, iridio ecc.) vengono ottenuti principalmente, se non esclusivamente, dalla lavorazione dei solfuri.

III – ALOGENURI – Gli alogenuri (o aloidi) sono i composti formati dall’unione degli alogeni con i metalli.
In natura l’alogeno più abbondante è il cloro, seguito quasi immediatamente dal fluoro. Il bromo e lo iodio sono invece molto più scarsi. L’ultimo alogeno (l’astato) è trascurabile.
Ne risulta che i cloruri e i fluoruri sono rappresentati da parecchie specie minerali, al contrario dei bromuri (di cui è nota soltanto una specie assai rara, la bromargirite) e dagli ioduri, di cui esistono solamente tre o quattro specie.
In natura i fluoruri compaiono come componenti di filoni mineralizzati (fluorite) o, più raramente, in caratteristici giacimenti di tipo pegmatitico (criolite).
I cloruri sono più numerosi e costituiscono parecchi minerali assai comuni. Essi compaiono per lo più come prodotti di evaporazione di antichi mari o laghi salati (salgemma, carnallite) mentre – a differenza dei fluoruri – mancano del tutto nelle pegmatiti, come pure nei filoni mineralizzati.
Tra i prodotti dell’attività di alcuni vulcani si possono notare parecchi cloruri, sia sotto forma di specie comuni (salgemma), come pure di specie rare e caratteristiche.
Una numerosa serie di cloruri deriva inoltre dall’alterazione di minerali metalliferi, avvenuta a opera degli agenti atmosferici. In queste specie, i minerali legati al cloro sono generalmente l’argento (cerargirite), il piombo, il mercurio e il rame (atacamite).

IV – OSSIDI e IDROSSIDI – L’ossigeno è I’elemento più abbondante nella crosta terrestre, e pertanto è presente come componente fondamentale nella stragrande maggioranza dei minerali. Molto spesso, tuttavia, si trova legato contemporaneamente a due o più elementi, uno dei quali ha generalmente caratteristiche di “non metallo”, come ad esempio nel solfato di calcio (CaSO₄) per formare gesso o anidrite; in questo caso si nota come la sostanza, da un punto di vista chimico, vada considerata come un sale dell’acido solforico (H₂SO₄), e non un ossido.
Come ossidi, dunque, vanno definiti tutti quei composti (nel nostro caso minerali) formati dall’unione dell’ossigeno con un solo elemento di carattere essenzialmente metallico (come ad esempio il corindone, Al₂O₃), o anche con più elementi a condizione che il composto non possa considerarsi come il sale di un determinato acido.
Il limite fra ossidi e sali ossigenati non è comunque netto. Molti minerali, come la perovskite (CaTiO₃) e lo spinello (MgAl₂O₄), sono considerati dalla letteratura più autorevole come ossidi, mentre altri li considerano “titanato” e “alluminato”.
Gli idrossidi, gli altri minerali della classe in esame, sono caratterizzati dalla presenza, al posto dell’ossigeno, del gruppo ossidrilico OH (ossigeno-idrogeno): per riscaldamento questo gruppo si trasforma in acqua e il minerale diviene un ossido.

V – CARBONATI – Fra i numerosi minerali che costituiscono la litosfera, i carbonati occupano un ruolo di notevole importanza mineralogica, petrografica e industriale.
Essi entrano nella composizione chimica di molte rocce sedimentarie, metamorfiche e magmatiche. Rappresentano, infatti, i componenti essenziali dei calcari, che sono rocce sedimentarie formate in prevalenza da calcite, delle dolomie, costituite per la maggior parte da un carbonato doppio di calcio e magnesio, e dei marmi cristallini, rocce sedimentarie, in origine, completamente trasformate poi da fenomeni metamorfici che modificarono la loro primitiva struttura, determinando la ricristallizzazione completa del carbonato di calcio.
I carbonati trovano larga applicazione industriale: vengono infatti impiegati come materiali da costruzione e ornamentali nell’edilizia, nella fabbricazione delle ceramiche e per la preparazione di materiali refrattari.
I carbonati sono importanti minerali metalliferi dai quali si estraggono il ferro, il magnesio, lo zinco, il manganese, il piombo, il bario ecc.

VI – SOLFATI – I solfati sono caratterizzati dalla presenza del gruppo SO₄; analogo motivo, sostituendo S con Te, Cr, Mo e W, presentano rispettivamente i tellurati, i cromati, i molibdati e i wolframati, tutti minerali compresi nella stessa classe.
Per quanto riguarda la loro genesi si può dire che alcuni hanno origine idrotermale o di esalazione vulcanica; altri si formano in bacini sedimentari per lo più marini; altri ancora si depositano come incrostazioni secondarie prodotte da acque circolanti in ambienti rocciosi già consolidati.
I solfati sono estremamente diffusi in natura. I tellurati e i cromati presentano soltanto una dozzina di specie e sono rarissimi, mentre i molibdati e i wolframati, pur contando solo una quindicina di specie, sono relativamente diffusi.
I minerali di questo gruppo non entrano nella composizione delle rocce. Fanno eccezione il gesso e l’anidrite che, formando banchi estesissimi, costituiscono praticamente delle rocce monospecifiche (costituite, cioè, esclusivamente da una specie minerale).

VII – FOSFATI – In questa classe sono riuniti i minerali che contengono i gruppi PO₄, AsO₄ e VO₄; non è un raggruppamento artificioso, ma molto omogeneo da un punto di vista chimico.
Molti minerali di questa classe, infatti, presentano la stessa formula chimica generale, nella quale però, al posto del fosforo, possono comparire l’arsenico o il vanadio.
Si possono avere, inoltre, cristalli misti, cioè intermedi, tra fosfati e arseniati, tra arseniati e vanadati e, benché più raramente, tra vanadati e fosfati.
Nella crosta terrestre il fosforo primario è presente soprattutto come apatite in quasi tutte le rocce eruttive, nei filoni pegmatitici e in alcuni giacimenti metalliferi.
I processi di alterazione, di solubilizzazione e di trasporto fanno si che i fosfati arricchiscano i suoli, i bacini sedimentari e le acque marine. Molti depositi, dunque, sono ricchi di fosfati e da qui inizia il processo di utilizzazione da parte degli organismi viventi, per i quali il fosforo è indispensabile. Gli accumuli delle loro spoglie e dei loro escrementi costituiscono depositi di notevole importanza industriale.
Gli arseniati e i vanadati sono dei minerali secondari formatisi in giacimenti di complessa costituzione, ricchi soprattutto in solfuri di arsenico e cobalto.

VIII – SILICATI – Secondo ricerche geochimiche gran parte della massa della litosfera è costituita da silicati, minerali molto comuni ed estremamente diffusi sia nelle rocce eruttive sia in quelle metamorfiche e sedimentarie. Grande perciò è la loro importanza, non soltanto mineralogica e petrografica, ma anche industriale.
Dai silicati si ottengono, infatti, pietre ornamentali pregiate, metalli di grande valore e altri svariati prodotti impiegati in moltissime industrie.
Nella composizione chimica dei silicati entra costantemente il silicio, che associandosi ad altri elementi chimici quali ossigeno, alluminio, ferro, manganese, magnesio, calcio e molli ancora, dà luogo a numerosissimi minerali, spesso di composizione complessa, talora difficilmente definibile, nonostante i moderni e perfezionali mezzi di ricerca.
Come è noto il silicio è presente pure nelle diverse modificazioni della silice, rappresentate da quarzo, tridimite e cristobalite, che, pur essendo degli ossidi, vengono da alcuni autori raggruppate in questa importantissima classe di minerali per la loro profonda analogia di struttura con i tectosilicati.

STRUTTURA E CLASSIFICAZIONE – L’analisi strutturale ha rivelato che nel reticolo cristallino dei silicati, ciascuno ione silicio Si⁴⁺ è situato al centro di un tetraedro, il quale ha sui vertici quattro ioni ossigeno O^2-.
L’insieme dello ione silicio e dei quattro ioni ossigeno che lo circondano dà luogo a un radicale o anione complesso, rappresentato dal gruppo tetraedrico (SiO₄)⁴⁺ che costituisce il motivo “strutturale” di questa importante classe di minerali.
I tetraedri possono essere isolati nell’edificio cristallino – come nel caso dei nesosilicati – oppure riuniti, in vari modi, a formare altri radicali complessi, che caratterizzano e differenziano tra loro le diverse sottoclassi dei silicati.
Quando i tetraedri sono isolati, il legame fra uno di essi e quello adiacente è stabilito da cationi diversi che, disponendosi fra gli ioni ossigeno, ne saturano le valenze negative libere.
Nel caso invece di tetraedri riuniti, il legame – che avviene sempre secondo i vertici – si realizza sia per mezzo di uno ione ossigeno comune a due tetraedri adiacenti, sia per mezzo di più ioni ossigeno comuni a più tetraedri vicini.
Quando tutti e quattro gli ioni ossigeno di un tetraedro sono in comune con quattro tetraedri adiacenti, non essendovi più cariche libere, nessun catione potrebbe legarsi al radicale complesso, se uno o più ioni alluminio trivalente non sostituissero uno più ioni silicio tetravalente, liberando in tal modo una o più cariche negative.
Nei silicati l’alluminio può essere presente sia come anione (quando è contenuto nel tetraedro), sia come catione, oppure in forma anionica e catonica contemporaneamente.
Quando è presente come anione si hanno gli allumosilicati; è il caso per esempio del feldspato celsiana, Ba(Al₂Si₂O₈), allumosilicato di bario. Se compare in forma cationica si hanno i silicati di alluminio; se nelle due forme, gli allumosilicati di alluminio.
Nel complesso reticolo cristallino dei silicati compaiono spesso anioni estranei o additivi come fluoro, ossigeno, gruppi ossidrilici ecc., che hanno il compito di saturare le valenze positive in eccesso dei cationi.
È presente frequentemente anche l’acqua, sotto forma sia ossidrilica sia molecolare, nel qual caso è dispersa nei canalicoli del reticolo cristallino e ha legami debolissimi.
I silicati, secondo le moderne interpretazioni strutturali basate, come s’è visto, sul diverso modo di raggrupparsi dei tetraedri SiO₄, vengono suddivisi nelle seguenti sottoclassi:

NEOSILICATI – Silicati con tetraedri isolati o indipendenti.

SOROSILICATI – Silicati con gruppi Si₂O₇ isolati.

CICLOSILICATI – Silicati con tetraedri uniti ad anello triangolare, quadrangolare ed esagonale.

INOSILICATI – Silicati con tetraedri uniti in catene illimitate semplici o doppie.

FILLOSILICATI – Silicati con tetraedri uniti in strati.

TECTOSILICATI – Silicati con tetraedri uniti in palchi tridimensionali.

IX – SOSTANZE ORGANICHE – Questa classe comprende le sostanze minerali derivate da organismi vissuti in epoche geologiche passate e giunte fino a noi grazie alla loro particolare natura, come nel caso dell’ambra, o alla sostituzione, molecola per molecola, del materiale organico con minerali veri e propri, come nel legno silicizzato.
Questa categoria, così definita, dovrebbe includere moltissimi materiali (anche il carbon fossile), ma in genere la sistematica mineralogica prende in considerazione solo quelli di uso gemmologico o decorativo.