LO SAPEVI?

I CRISTALLI:
FORME GEOMETRICHE CREATE DALLA NATURA

(2^ parte)

Il colore

Quando osserviamo i cristalli dei vari minerali spesso siamo colpiti dai colori. Da cosa derivano questi colori?

In altri casi il colore è fornito al minerale da elementi estranei in esso contenuto: sono infatti dovuti a piccole quantità di cromo il bel colore verde degli smeraldi ed anche (strano ma vero!) il colore rosso vivo dei rubini. Piccole quantità di cobalto producono bei colori dal rosa al violetto.

In parecchi minerali scuri o neri il colore dipende dal contenuto di un metallo in due stati diversi di valenza, come nella tormalina nera in cui è presente ferro ferroso e ferro ferrico.

In altri casi ancora, in verità assai comuni, il colore dipende da fenomeni più complessi: in poche parole, imperfezioni del reticolo cristallino sono più o meno "stabilizzate" dalla presenza di particolari impurità, anche in tracce esigue tali da sfuggire ai più comuni metodi di analisi. Per questo motivo cristalli di uno stesso minerale con diversa intensità di colore o incolori possono risultare della stessa composizione.

In questo caso un trattamento fisico del cristallo (arroventamento, irradiazione con raggi X o gamma, ecc.) può far scomparire o cambiare completamente una certa colorazione naturale. Nel mondo delle gemme questi metodi vengono usati per "rinforzare" artificialmente un colore (vedi i topazi azzurri) o produrre varietà meno comuni (il quarzo ametista che diventa "citrino"). Dunque attenzione a comprare gemme di un bel colore intenso a basso prezzo: sapete a cosa potete andare incontro.

La formazione dei cristalli

I cristalli si formano per solidificazione graduale di sostanze disciolte in un liquido o per sublimazione di un gas. La materia allo stato solido presenta nella maggior parte dei casi una struttura cristallina; fanno eccezione materiali detti amorfi, come ad esempio il vetro, che dal punto di vista strutturale sono più simili ai liquidi che non ai solidi.

La formazione e le caratteristiche di una struttura cristallina dipendono dalla rapidità e dalle condizioni del processo di solidificazione. Sono determinanti fattori come la composizione del fluido, la temperatura, la pressione.

Ad esempio gli stessi fluidi che quando solidificano gradualmente in profondità nella crosta terrestre formano il granito, quando vengono eruttati in superficie come lava vulcanica e si raffreddano rapidamente formando una roccia vetrosa chiamata ossidiana.

Quando poi le condizioni sono favorevoli (es. bassa velocità di raffreddamento) e l'ambiente di deposizione offre degli spazi nella roccia già formata (fessure) oppure il fluido penetra con pressione in una roccia facendosi spazio e formando "bolle" più o meno sferiche, il minerale che cristallizza può assumere forme geometriche ben visibili ad occhio nudo e di rara bellezza. Ecco che questi "gioielli della natura" prendono il nome di cristalli nella comune accezione del termine, mentre le "bolle" da loro rivestite vengono chiamate gèodi e le fessure litoclasi.

2. Cristalli di quarzo

Alcune sostanze mostrano una forte tendenza a formare nuclei di cristallizzazione, cosicché, se una soluzione contenente tali sostanze viene raffreddata lentamente, avviene la crescita di pochi grandi cristalli, al contrario se il raffreddamento è rapido si formano numerosi cristalli di dimensioni minuscole.

I cristalli raramente crescono isolati, molto spesso si sviluppano gli uni vicino agli altri con disposizioni casuali, formando dei raggruppamenti. In alcuni casi invece essi crescono seguendo particolari leggi: si hanno allora associazioni che apparentemente sembrano un unico cristallo ma che invece sono un insieme di due o più cristalli uniti in maniera simmetrica.

Questi cristalli, detti geminati, rappresentano l'unione di individui cristallini compenetrati o l'unione di individui con una superficie piana in comune.

I cristalli geminati, in molti casi, con la forma assunta simulano l'appartenenza a una classe di simmetria (vedi parte 1^ parte) superiore rispetto alla propria, e quindi una forma più regolare, quasi come se nella materia non vivente esistesse una "vanità" che sappiamo propria degli esseri viventi.

3. Cristallo geminato di calcite

Proprietà dei cristalli

Alcuni cristalli manifestano proprietà elettriche come la piezoelettricità o la piroelettricità (ossia acquistano carica elettrica se vengono compressi o riscaldati), e per questo motivo sono sfruttati industrialmente.

Un esempio è fornito dal quarzo che trova un vasto impiego in elettrotecnica ed elettronica. Nei transistor, le speciali proprietà dei cristalli di germanio e di silicio li rendono utilizzabili per amplificare correnti elettriche. Un altro dispositivo elettronico, la batteria solare, prevede l'uso di cristalli di silicio o di solfuro di cadmio per convertire la luce solare in energia elettrica.

Cristalli puri e particolari vengono attualmente prodotti con tecniche avanzate, come l'epitassia a fascio molecolare, per essere usati come semiconduttori e nei circuiti integrati.

Stuzzichino per i più esperti

Una regola di base della cristallografia, considerata valida per lungo tempo, stabiliva che la simmetria pentagonale fosse incompatibile con la periodicità traslazionale propria dei cristalli La scoperta, nel 1984, di una lega di alluminio e magnesio che sembra contravvenire a questa regola potrebbe indicare la possibilità dell'esistenza di una nuova fase di materia solida, diversa dai cristalli e dai vetri.

Notizie tratte da: GUIDA AI MINERALI - Fratelli Fabbri Editori; ENCICLOPEDIA ENCARTA - Microsoft Corporation
Illustrazioni - GUIDA AI MINERALI - Fratelli Fabbri Editori

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