Il corso si propone di fornire agli studenti i concetti teorici fondamentali sui minerali e sulle loro proprietà morfologiche, strutturali, cristallochimiche e fisiche, allo scopo di riconoscere, classificare e descrivere i più importanti minerali del Pianeta Terra.

PARTE PROPEDEUTICA INTERDISCIPLINARE (0,5 CFU, ca. 4 ore di lezione frontale) Lo stato solido. Minerali e rocce. La struttura interna della Terra. La litosfera e l'astenosfera. Il mantello terrestre. Crosta oceanica e crosta continentale. Distribuzione degli elementi chimici. Variazioni di pressione, temperatura e densità con la profondità. Sorgenti di calore e dinamica interna della Terra. Cenni di tettonica delle placche. PRIMA PARTE (2 CFU, ca. 16 ore di lezione frontale) CRISTALLOGRAFIA MORFOLOGICA E STRUTTURALE Il cristallo. Elementi geometrici nel cristallo e morfologia. Relazione di Eulero. Principio di Bravais. Legge della costanza dell'angolo diedro. Legge di Hauy. Gruppi e sistemi cristallini. Giacitura e simbologia delle facce. Classi di simmetria morfologica. Forme semplici e forme composte. Rappresentazioni dei cristalli. Esempi delle più comuni forme semplici nei vari sistemi cristallini. Associazioni di cristalli. Associazioni irregolari e regolari. Aggregati. Geminati. La simmetria. Elementi di simmetria e loro rappresentazione. Filare, Maglia, Cella. Reticoli di Bravais. Punti, rette e piani nello spazio. I reticoli bidimensionali e tridimensionali. Operatori di simmetria semplici e composti. Regole di coesistenza degli operatori di simmetria. Gruppi cristallografici. Sistemi cristallini. I gruppi del punto. I gruppi spaziali. Lo studio strutturale dei minerali: la diffrazione dei raggi X da parte dei reticoli cristallini. Spettro continuo. Spettro di righe. Interazione raggi X e materia. Le equazioni di Laue. L'equazione di Bragg. Il reticolo reciproco e l'interpretazione geometrica delle legge di Bragg. Metodologie sperimentali su polveri e su cristallo singolo. Misura ed interpretazione di un diffrattogramma. Analisi mineralogica. SECONDA PARTE (2 CFU, ca. 16 ore di lezione frontale) PROPRIETÀ CHIMICHE E FISICHE DEI MINERALI Struttura atomica della materia. Energia di legame. Raggi ionici e raggi cristallini. Coordinazione nei reticoli di Bravais. Coordinazione nei composti. Poliedri di coordinazione. Criteri di stabilità delle strutture ioniche. Regole di Pauling. Principi della termodinamica. La costante di equilibrio. La regola delle fasi. Cambiamenti in un sistema. Polimorfismo. Classificazione del polimorfismo. Solubilità allo stato solido. Vicarianza. Isomorfismo. Isotropia e anisotropia. Densità e peso specifico. Punto di fusione. Durezza. Deformazione dei cristalli. Frattura e sfaldatura. Proprietà termiche. Proprietà elettriche. Solidi conduttori e isolanti. Piezoelettricità. Proprietà magnetiche. Sostanze diamagnetiche, paramagnetiche e ferromagnetiche. TERZA PARTE (1,5 CFU, ca. 12 ore di lezione frontale) GENESI DEI MINERALI E MINERALOGIA SISTEMATICA L'ambiente magmatico. Composizione mineralogica delle rocce magmatiche. Pegmatiti. Depositi idrotermali. L'ambiente sedimentario. Composizione mineralogica delle rocce sedimentarie. Alterazione, formazione e stabilità dei minerali. L'ambiente metamorfico. Composizione mineralogica delle rocce metamorfiche. Accrescimento cristallino. Cristalli ideali e cristalli reali. Imperfezioni strutturali e difetti. Nucleazione. Accrescimento. I principi classificativi dei minerali. La classificazione strutturale dei silicati. Nesosilicati. Sorosilicati. Ciclosilicati. Inosilicati. Fillosilicati. Tettosilicati. Descrizione delle principali caratteristiche cristallografiche, cristallochimiche, genetiche, ottiche. QUARTA PARTE (2 CFU di didattica assistita, ca. 32 ore di laboratorio) LABORATORIO DI MINERALOGIA Ottica cristallografica. Propagazione della luce nei solidi. La birifrazione. Indicatrici ottiche. Nozioni basilari di microscopia. Il microscopio a luce polarizzata. Osservazioni al solo polarizzatore. Morfologia. Indice di rifrazione. Colore e pleocroismo. Osservazioni a nicol incrociati. Birifrazione. Orientazione. Colori di interferenza. Osservazioni in luce convergente. Figure di interferenza. Angolo degli assi ottici. Segno ottico. Determinazione ottica e riconoscimento dei principali minerali. Elementi nativi. Solfuri: blenda, pirite, galena. Carbonati: calcite, dolomite, aragonite. Ossidi: spinelli, magnetite, ematite. Solfati: celestina, gesso. Fosfati. Silicati: olivine, granati, silicati di alluminio, epidoti, berillo, cordierite, pirosseni, anfiboli, miche, minerali argillosi, minerali della silice, feldspati, feldspatoidi.

Modalità didattiche

Lezioni frontali; esercitazioni in aula e in laboratorio.

Testi di studio

C. Klein, Mineralogia, Zanichelli F. Mazzi, G.P. Bernardini, Fondamenti di cristallografia e ottica cristallografica USES, Firenze (Carobbi 1), 1983. C. Cipriani, C. Garavelli, Cristallografia chimica e mineralogia speciale USES, Firenze (Carobbi 2), 1983 A. Mottana, Fondamenti di Mineralogia Geologica, Zanichelli A. Putnis, Introduction to Mineral Sciences, Cambridge University Press

Modalità di
accertamento

Prova pratica; esame orale.

Disabilità e DSA

Le studentesse e gli studenti che hanno registrato la certificazione di disabilità o la certificazione di DSA presso l'Ufficio Inclusione e diritto allo studio, possono chiedere di utilizzare le mappe concettuali (per parole chiave) durante la prova di esame.

A tal fine, è necessario inviare le mappe, due settimane prima dell’appello di esame, alla o al docente del corso, che ne verificherà la coerenza con le indicazioni delle linee guida di ateneo e potrà chiederne la modifica.

Per il Corso di Laurea Specialistica in Scienze Ambientali, indirizzo AGAN (II Anno), l'insegnamento è mutuato da Scienze Geologiche