Gruppo degli spinelli

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Il gruppo degli spinelli è un importante gruppo isomorfo di minerali della classe degli ossidi che cristallizza nel sistema cubico con habitus prevalentemente ottaedrico.

Struttura[modifica | modifica sorgente]

La formula generale della cella elementare dei minerali del gruppo è R2+8R3+16O2-32, dove R2+ rappresenta un catione bivalente e R3+ un catione trivalente. I cationi bivalenti possono essere ferro (Fe), magnesio (Mg), manganese (Mn), nichel (Ni), titanio (Ti), zinco (Zn) e i trivalenti possono essere alluminio (Al), cromo (Cr), ferro e manganese.

La struttura prevalente del gruppo dello spinello vede una cella elementare cubica[1] compatta costituita da trentadue anioni di ossigeno e ventiquattro cationi, dei quali otto ioni bivalenti in coordinazione tetraedrica con l'ossigeno e sedici ioni trivalenti in coordinazione ottaedrica. Questa struttura è chiamata «normale» e si differenzia da quella «inversa» (detta anche «struttura degli anti-spinelli») in cui i sedici cationi trivalenti occupano in egual percentuale entrambe le posizioni reticolari, mentre gli otto cationi bivalenti si trovano tutti in coordinazione ottaedrica.

La distribuzione statistica limite dei cationi, sopra indicata per le due strutture, si riferisce solo ai termini estremi teorici del gruppo isomorfo e ad alcuni spinelli artificiali[2], mentre in natura si rinvengono comunemente soluzioni solide intermedie tra le due strutture in proporzione variabile.

Gli spinelli con struttura normale sono tutti quelli che appartengono alla serie dello spinello e della cromite; hanno struttura inversa, invece, gli spinelli della serie della magnetite.

Oltre ai cationi, giocano un ruolo strutturale anche le lacune reticolari e la possibilità di creare soluzioni solide con corindone ed ematite come nel caso della sottoserie γ-Al2O3 - γ-Fe2O3 in cui il termine ferrico è un anti-spinello (maghemite) con delle lacune reticolari in posizione tetraedrica.

Chimica[modifica | modifica sorgente]

Il gruppo deve il suo nome allo spinello propriamente detto che è un minerale di alluminio e magnesio con formula MgAl2O4 e costituisce uno dei termini estremi teorici della serie omonima, una delle tre serie isomorfe principali del gruppo dello spinello.

In cristallografia chimica, con isomorfismo (dal greco col significato di stessa forma) si intende la proprietà di due o più composti chimici di formare una soluzione solida. Interessa in varia misura (esistono tre specie di isomorfismo) composti con formula chimica e costanti cristallografiche molto vicine che cristallizzano nella stessa classe mineralogica. I termini estremi di una serie isomorfa sono sempre generalmente rari in natura e le serie del gruppo degli spinelli non fanno eccezione. Sono comunemente presenti, invece, minerali che dal punto di vista chimico sono delle miscele in proporzione variabile fra i termini teorici.

Il gruppo dello spinello è rappresentabile graficamente, con sufficiente completezza, attraverso un prisma multicomponente ai cui vertici possiamo posizionare i 6 termini più rilevanti delle tre serie principali: spinello ed ercinite per la serie dello spinello; magnesioferrite e magnetite (o in alternativa a quest'ultimo, l'ulvospinello) per la serie della magnetite; la magnesiocromite e la cromite per la serie della cromite.

Serie dello spinello[modifica | modifica sorgente]

La serie dello spinello ha struttura normale ed è caratterizzata dalla presenza del'alluminio in coordinazione ottaedrica.

I termini estremi sono:

I termini più significativi di questa serie appartengono alla sottoserie spinello-ercinite con una netta prevalenza del termine ferroso. I minerali misti con un rapporto Mg:Fe2+ compreso tra 3 e 1 prendono il nome di pleonasto (Fe, Mg)(Al, Fe)2O4.

Sottoserie isomorfe meno diffuse sono spinello-gahnite con i termini intermedi ricchi di zinco (vicariante[3] del magnesio) che vengono denominati gahnospinelli, e spinello-magnesiocromite che vede il cromo sostituire l'alluminio in posizione ottaedrica (i termini ricchi in cromo prendono il nome di picotite). La Galaxite è il termine più raro e forma normalmente una sottoserie con ercinite e magnetite.

Serie della magnetite[modifica | modifica sorgente]

I termini estremi sono:

Serie della cromite[modifica | modifica sorgente]

I termini estremi sono:

Origine e giacitura[4][modifica | modifica sorgente]

La genesi degli spinelli è varia. Tuttavia la genesi per minerale è la seguente:

Utilizzi[4][modifica | modifica sorgente]

La magnetite viene utilizzata per l'estrazione del ferro, la cromite per l'estrazione del cromo e la franklinite per l'estrazione dello zinco. Inoltre lo spinello ha un interesse gemmologico. Tutti gli altri spinelli hanno un interesse scientifico o collezionistico.

Minerali del gruppo degli spinelli[5][modifica | modifica sorgente]


Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ L'impaccamento degli spinelli non è, in realtà, perfettamente cubico, ma presenta una leggera distorsione (le costanti reticolari non sono infatti perfettamente uguali) per tutti i minerali del gruppo.
  2. ^ Con indio e gallio come cationi trivalenti.
  3. ^ La vicarianza è la proprietà di due o più ioni di sostituirsi vicendevolmente nel reticolo cristallino. I fattori che condizionano questa proprietà sono il raggio ionico e, in misura minore e variabile, la valenza.
  4. ^ a b Autori Vari, Scheda Spinelli in "Il magico mondo di Minerali & gemme", De Agostini (1993-1996), Novara
  5. ^ (EN) M. Back, Mandarino J.A., Fleischer’s Glossary of Mineral Species, Tucson, US-AZ, Mineralogical Record Inc, 2008, p. 346.

Bibliografia[modifica | modifica sorgente]

  • Curzio Cipriani e Carlo Garavelli, Carobbi - cristallografia chimica e mineralogia speciale, USES, Firenze 1987 - ISBN 88-03-00209-X
  • W.A. Deer, R. A. Howie, J. Zussman, Introduzione ai minerali che costituiscono le rocce, Zanichelli Bologna 1994 - ISBN 88-08-09882-6
  • Annibale Mottana, Rodolfo Crespi, Giuseppe Liborio, Minerali e rocce, Mondadori, Milano 1992 ISBN 88-04-14289-8

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

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