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Gli usi dei minerali sono strettamente dipendenti dalle loro proprietà.
Le proprietà di un minerale dipendono a loro volta da due fattori fondamentali:
1) la composizione chimica e cioè gli elementi chimici che lo compongono sia in senso qualitativo che quantitativo;
2) la struttura cristallina, e cioè il modo secondo il quale le particelle atomiche degli elementi chimici si ordinano nello spazio e sono soggette alle forze di attrazione reciproca.
È significativo il caso del diamante e della grafite, due minerali con la stessa composizione chimica ma con diversa struttura cristallina, per comprendere il ruolo di quest’ultima nel determinare differenze anche assai notevoli nelle proprietà, negli usi e nel valore dei minerali.
Diamante e grafite, è noto, sono composti ambedue da carbonio allo stato di elemento.
Nel reticolo della grafite gli atomi di carbonio sono legati secondo maglie esagonali disposte in strati distanziati e uniti da un legame molto debole. Gli strati scivolano dunque facilmente gli uni sugli altri, e ciò rende la grafite un minerale molto tenero, untuoso al tatto: è sufficiente un leggero sfregamento sulla carta, come facciamo con la mina di una matita, per lasciarvi i segni conferiti dalle minutissime granulazioni che si distaccano dal minerale e aderiscono alla carta medesima. La grafite, per altro, ha una bassa conducibilità termica.
Nel reticolo del diamante, invece, gli atomi di carbonio hanno un assetto assai più compatto, ma soprattutto le forze di attrazione reciproca tra gli atomi sono assolutamente elevate. Ne deriva che il diamante possiede, in assoluto, la massima durezza e conducibilità termica. A ciò si aggiunge, tra l’altro, la lucentezza e la trasparenza che contrastano con l’opacità della grafite.
Quale il motivo della notevole diversità nella struttura e nelle conseguenti proprietà dei due minerali?
Il motivo risiede nelle differenti condizioni chimico-fisiche dell’ambiente in cui si sono formati i due minerali: l’origine primaria del diamante è connessa con la solidificazione di un magma a notevoli profondità entro camini vulcanici, un ambiente, cioè, caratterizzato da temperature elevate e soprattutto da altissima pressione; la grafite si origina, invece, in ambiente metamorfico a temperatura e pressione nettamente inferiori.
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