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Le proprietà fisiche dei minerali includono vari attributi misurabili e distinguibili che sono unici e specifici del minerale.
Le rocce sono aggregati di grani minerali. La maggior parte delle rocce sono poliminerali, il che significa che sono composte da più tipi di grani minerali. Alcune rocce sono monominerali, e sono effettivamente composte da un singolo minerale. L'analisi della forma cristallina e della scissione cristallina viene tipicamente utilizzata per classificare i composti monominerali. Tuttavia, i geologi spesso classificano le rocce polimineraliche in base ad altre proprietà fisiche come il colore, la durezza, il magnetismo e la reazione con l'acido. Questo video introdurrà le proprietà fisiche dei minerali e dimostrerà la classificazione dei minerali utilizzando semplici test standard.
Un singolo campione di minerale presenta una serie di proprietà fisiche uniche che vengono utilizzate per l'identificazione e la classificazione. In primo luogo, i minerali presentano un'ampia gamma di colori, spesso derivanti da tracce di metalli di transizione. Il colore minerale si riferisce semplicemente al colore apparente del minerale risultante dalle lunghezze d'onda della luce che vengono riflesse preferenzialmente da una superficie minerale.
La striatura si riferisce al colore del campione in polvere del minerale. La striatura viene osservata trascinando un campione di minerale su una lastra di porcellana ruvida per creare una linea di materiale in polvere. Il colore apparente di un minerale può variare, a causa delle impurità che assorbono o riflettono la luce. Tuttavia, il colore delle striature è più riproducibile, poiché i grani fini sono orientati in modo casuale e meno influenzati dalla struttura cristallina e dalle impurità.
Successivamente, è possibile studiare la lucentezza minerale. La lucentezza è una misura soggettiva di come un minerale riflette la luce. Si divide in due categorie generali; materiali metallici lucidi e riflettenti e minerali non metallici che appaiono opachi.
La durezza, o la resistenza di un minerale alla disgregazione, è un'altra proprietà utilizzata per la classificazione. La durezza viene misurata secondo la scala di durezza Mohs, che è un insieme di dieci minerali di riferimento classificati in base alla loro durezza. I minerali sono classificati su questa scala in base alla loro capacità di graffiare un altro materiale o di essere graffiati da un altro materiale. La capacità di un minerale di graffiare un materiale di riferimento implica che è più duro del riferimento e viceversa.
Alcuni minerali mostrano magnetismo, che gli consente di influenzare un magnete o una bussola. In generale, questa proprietà è esclusiva del minerale magnetite, tuttavia alcuni altri minerali possono mostrare un magnetismo debole dopo il riscaldamento. Infine, viene misurata la reattività di un minerale con l'acido diluito per verificare la presenza di composti carbonatici. Esistono numerosi minerali carbonatici: il più comune è la calcite.
Ora che hai visto i principi alla base di queste proprietà, diamo un'occhiata a come alcune di esse vengono testate in laboratorio.
Per analizzare il colore dei minerali, posizionare prima tutti i campioni di minerali su un tavolo pulito ricoperto di carta bianca. Esamina ogni minerale e osserva il suo colore apparente. Notare se ci sono variazioni di colore all'interno del campione stesso. Osservare diversi campioni dello stesso minerale e notare se vi è una variazione di colore tra i campioni. Le variazioni possono indicare impurità nel minerale. Quindi, osservare la striscia di minerale trascinando un campione di minerale su una piastra di porcellana. Confronta il colore della striscia con il colore del minerale. Nella maggior parte dei casi, il colore della striatura è simile al colore minerale. Tuttavia, alcuni minerali mostrano differenze tra il colore delle striature e il colore generale. Ripetere questi passaggi con gli altri campioni di minerali.
Per analizzare la durezza dei minerali, tentare prima di graffiare una lastra di vetro con i campioni di minerale. Il vetro si trova vicino alla metà della scala di durezza di Mohs. I minerali che sono in grado di graffiare il vetro sono generalmente classificati come materiali duri. Separare i campioni in base alla capacità di graffiare il vetro. Testare i materiali all'interno dei gruppi duri e morbidi raschiando i minerali l'uno contro l'altro. Quelli che sono in grado di graffiare un minerale sono più duri di quelli che vengono graffiati. Classifica i minerali in base alla loro durezza.
Successivamente, il ferromagnetismo può essere misurato sfaldando prima alcuni grani del minerale, magnetite in questo esempio, utilizzando un chiodo da muratura. Utilizzando una barra magnetica, osservare il comportamento delle scaglie di minerale con il magnete. Se il magnete raccoglie le scaglie, il minerale mostra ferromagnetismo. Quindi, controlla l'interazione con l'ago di una bussola. Posizionare il campione di minerale fianco a fianco con circa sei pollici di spazio tra di loro. Diminuire lentamente lo spazio tra il minerale e la bussola. Se il campione è magnetico, l'ago della bussola punterà verso il campione, aumentando al diminuire dello spazio. Ripetere questi passaggi per gli altri campioni di minerali.
L'identificazione delle proprietà fisiche delle rocce e dei minerali è un primo passo fondamentale nell'identificazione dei minerali. Sebbene questi test delle proprietà fisiche siano strumenti preziosi per identificare i minerali sul campo, sono ora disponibili tecniche di laboratorio che consentono una caratterizzazione dettagliata dei materiali. Ad esempio, la caratterizzazione dettagliata dei materiali per l'uso in applicazioni come le batterie agli ioni di litio può essere condotta utilizzando la diffrazione di raggi X o XRD. L'XRD utilizza il modello di diffrazione regolare dei fasci di raggi X per determinare la struttura cristallina di un materiale e consentire una caratterizzazione strutturale dettagliata.
Le celle a incudine diamantata sono dispositivi in grado di raggiungere pressioni estremamente elevate, a causa dell'estrema durezza dei diamanti. In questo esempio, una cella a incudine di diamante è stata utilizzata per sintetizzare e analizzare nuove fasi della materia a pressione estremamente elevata. Il campione è stato caricato in una cella a incudine di diamante e montato all'interno di una camera di rame raffreddata ad acqua. Il dispositivo è stato poi montato su un palco in linea con una sorgente di raggi X di sincrotrone.
La sintesi del materiale a 15 GPa e 1.700 Kelvin è stata misurata utilizzando la diffrazione dei raggi X.
Hai appena visto il secondo video di JoVE sulle proprietà fisiche dei minerali. A questo punto è necessario comprendere i test di base sul campo utilizzando il colore, le striature, la durezza, il magnetismo e la reattività con l'acido per identificare e caratterizzare un campione di minerale.
Grazie per l'attenzione!
