I minerali sono delle sostanze naturali solide, con un reticolo cristallino e una composizione chimica ben definita. Essi costituiscono la crosta terrestre e altri corpi celesti. Il cristallo è l’espressione esterna del reticolo cristallino, cioè della posizione regolare degli atomi costituenti il minerale. Esistono 32 classi di simmetria, raggruppate in 7 sistemi, in cui i minerali si inseriscono e che riflettono la loro struttura atomica interna.
Simmetria nei cristalli
La disposizione degli atomi all’interno di un cristallo (cioè la loro simmetria interna) si può capire guardando la forma di un cristallo, fatta da facce, spigoli e vertici. E’ facile capire la simmetria quando un cristallo si presenta con una forma semplice, come per es. un cubo di pirite (fig. 1): ogni faccia è parallela ad un’altra ed ha grandezza e forma uguale. Studiando la forma del cristallo si possono cercare gli elementi di simmetria: assi di simmetria, piano di simmetria e centro di simmetria. Tenendo conto degli elementi di simmetria, i cristalli si dividono in 7 sistemi di simmetria: cubico, esagonale, trigonale, triclino, monoclino, ortorombico, tetragonale.
Sistema cubico
I minerali appartenenti al sistema cubico sono caratterizzati dall’avere i principali assi di simmetria che si intersecano secondo angoli retti. Un minerale appartenente a questo sistema è la pirite, i cui cristalli si possono trovare come cubi, ottaedri, pentagonododecaedri. Veniva scambiata per oro nel medioevo e quindi chiamata “oro degli sciocchi”. A questo sistema appartengono anche la fluorite (fig. 2), il rame, l’argento, l’oro, il platino e il diamante come pure il comunissimo salgemma (il sale da cucina).
Sistema esagonale
I minerali appartenenti al sistema esagonale sono caratterizzati da prismi o piramidi con base esagonale o diesagonale. Un tipico esempio è il berillo, dai caratteristici cristalli a prisma esagonale che, grazie a varie impurezze presenti nel reticolo cristallino, acquisisce fantastiche colorazioni, diventando verde (smeraldo) o azzurro (acquamarina). Altri minerali tipici di questo sistema sono la grafite, con uguale formula chimica del diamante ma diversa disposizione reticolare degli atomi, o l’apatite (fig. 3), minerale fluorescente, usato anche come pietra preziosa.
Sistema trigonale
Il sistema trigonale è caratterizzato da un asse di simmetria ternario. Tipico esempio è la calcite, minerale molto comune, i cui cristalli si possono trovare in forma di romboedri, scalenoedri, prismi esagonali ecc. Conosciuta anche come spato d’Islanda (fig. 4), se limpida, ha la caratteristica di essere birifrangente, cioè scompone il raggio di luce che l’attraversa in due raggi. A questo gruppo appartengono anche la dolomite, il principale minerale delle Dolomiti, ed il quarzo con le sue varietà, l’agata, la corniola, l’ametista, il quarzo citrino, tutte apprezzate pietre ornamentali.
Sistema triclino
Il sistema triclino è caratterizzato da quei minerali che hanno la minor simmetria, possedendo soltanto un centro di simmetria. I plagioclasi ne sono un esempio. Sono minerali molto comuni sulla crosta terrestre. Ad essi appartengono l’albite, il periclino, l’oligoclasio, l’andesina, la labradorite. A questo sistema appartiene anche la cianite (fig. 5), minerale dalla durezza variabile a seconda della direzione di scalfittura (semidura lungo la direzione di allungamento, durissima perpendicolarmente ad esso).
Il sistema monoclino
Il sistema monoclino è caratterizzato da un solo asse binario ed un solo piano e asse di simmetria. In questo sistema un minerale molto comune è il gesso, che a volte si presenta in concrezioni inglobanti granelli di sabbia, dette “rose del deserto”. Altri minerali appartenenti a questo sistema sono la malachite, usata come pietra semi-preziosa, o l’ortoclasio (fig. 6), dai caratteristici cristalli prismatici, usato anche come gemma nella varietà adularia (o pietra di luna).
Sistema ortorombico
Il sistema ortorombico presenta un solo asse di simmetria binario. Alcuni esempi sono lo zolfo, minerale molto facile da riconoscere grazie al colore, odore ed abito tipici, il topazio, usato come gemma fin dall’antichità, la celestina, minerale utilizzato nell’industria ma anche molto ricercato dai collezionisti e l’aragonite (fig. 7), usata come pietra ornamentale, con uguale composizione chimica della calcite ma diversa struttura.
Sistema tetragonale
I minerali appartenenti al sistema tetragonale sono caratterizzati da prismi o piramidi tutti con base tetragonale o ditetragonale ed è caratterizzato da un asse quaternario di simmetria. Alcuni esempi sono la vesuviana, minerale trovato per la prima volta sul Vesuvio ed impiegato in gioielleria come pietra preziosa di notevole valore, la cassiterite, materia prima per l’estrazione dello stagno, e lo zircone (fig. 8), minerale usato sia nell’industria che come gemma.
Le gemme
Le gemme sono quei minerali che sono sufficientemente duri per essere tagliati e puliti in modo da esaltarne la bellezza.
Una gemma di alta qualità è molto rara, in quanto gli esemplari di gemme, privi di difetti, sono scarsi. La gemma conserva a lungo il suo aspetto levigato e lucente.
In Italia non ci sono importanti località di estrazione di gemme naturali. Sono presenti invece in Colombia (smeraldi), Birmania (rubini), Sud Africa e Russia (diamanti), Sri Lanka (zaffiri, fig. 9), Australia (opali), Brasile (diversi tipi di gemme) ecc.
Gemme sintetiche
L’altissimo costo delle pietre preziose ha portato alla creazione di imitazioni, fatte in laboratorio a bassissimo costo. In questo modo si sono creati diamanti, rubini, zaffiri sintetici che, anche se sembrano uguali alle pietre naturali, osservati attentamente presentano delle caratteristiche particolari (come piccole bolle gassose o particolari imperfezioni) non rilevabili nelle gemme naturali (fig. 10).
Le gemme sintetiche, oltre che utilizzate come ornamento, hanno anche funzioni pratiche nella vita di ogni giorno come ad esempio il rubino, di elevata purezza, che viene utilizzato per i raggi laser.
