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La composizione delle pietre naturali, definite rocce, è individuata secondo il contenuto degli elementi prioritari quali SiO2, TiO2, Al2O3, Fe2O3, Cr2O3, FeO, MnO, MgO, CaO, Na2O, K2O, P205, e H2O espressi in percentuale o in parti per milione (ppm).
I silicati sono i più numerosi e diffusi minerali presenti nelle rocce della litosfera.
Ricordiamo che la maggior parte dei giacimenti di minerali ha origine dall’intensa attività chimico-fisica che ha luogo ai margini fra le enormi zolle della crosta terrestre.
Il silicio non si trova mai allo stato elementare all’interno della crosta terrestre, ma è sempre combinato con silice e silicati.
Il quarzo, presente in natura in notevole quantità, deriva dalla modificazione cristallina amorfa del diossido di silicio SiO2.
Con una pressione atmosferica normale e una temperatura ambiente la forma cristallina di silice è il quarzo, mentre al di sopra di 1025° C la forma, termodinamicamente fissa, è la cristobalite (Figura 1).
La composizione chimica del Silicio, è costituita da un atomo di Silicio circondato da quattro di ossigeno, essendo ciascuno di essi legato rispettivamente a due atomi di Silicio.
Le caratteristiche di durezza, rigidità e stabilità termica della silice sono dovute al forte legame Silicio-Ossigeno che risulta essere di tipo covalente notevolmente polarizzato verso l’atomo di ossigeno.
La struttura dei silicati ha come unità fondamentale il gruppo SiO4 costituita da un tetraedro al centro del quale si trova un ione silicio e al vertice del quale quattro ioni di ossigeno.
I silicati vengono classificati in 5 gruppi a seconda del diverso modo che hanno di aggregarsi i tetraedri:
Nei silicati è possibile una vasta possibilità di sostituzione fra atomi che possiedono dimensioni congruenti ed occupanti posizioni equivalenti.
Le dimensioni degli ioni del ferro bivalente, del magnesio, del ferro trivalente e dell’alluminio sono abbastanza equivalenti da consentire una sostituzione reciproca all’interno del reticolo strutturale.
Inoltre possono verificarsi, se pur in maniera limitata, sostituzioni di atomi di silicio da parte di alluminio, il che estende ancora di più la varietà di composizione dei silicati.
Tali caratteristiche ed elementi costituiscono dei composti mineralogici che possiedono varia nomenclatura:
Silicati:
Miche:
Sono fillosilicati di alluminio con presenza di alcuni metalli alcalini che possono contenere quantità di fluoro, gruppi ossidrili (OH), calcio, ferro, magnesio.
Possiedono una cristallizzazione monoclina. Le miche sono divise in due gruppi principali: le muscovite (miche bianche, fillosilicati di potassio ed alluminio con ossidrili e fluoro) e il gruppo delle biotite (miche scure, fillosilicati di potassio, ferro manganese, magnesio con ossidrili e fluoro):
Carbonati:
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