Scienze, classe 5

Materie:Appunti
Categoria:Chimica

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Testo

MINERALI
- Sono corpi naturali che presentano una composizione chimica definita che non può essere modificata attraverso processi meccanici.
- Essi hanno proprietà chimiche e fisiche cotanti.
* Alcuni sono costituiti da elementi semplici, altri da composti chimici.
* Ad ogni minerale si associa una formula mineralogica (Mg,Fe)2SiO4 (Olivina); i termini con la virgola possono sostituirsi l’uno all’altro, questo fenomeno è detto vicarianza.
* Struttura cristallina: Quasi tutti i minerali la possiedono, raramente essi si presentano allo stato amorfo (Struttura interna disordinata), è più frequente invece il Polimorfismo (strutture diverse con proprietà differenti in una sostanza).
* Famiglie di Minerali: Silicati, ossidi, solfuri, solfati, carbonati, alogenuri.
* CARATTERISTICHE DEI MINERALI: Peso specifico (rapporto tra il peso e quello di un uguale quantità di H2O a parità di volume), durezza, sfaldabilità o clivaggio (proprietà di rompersi + facilmente su determinati piani di minor resistenza), frattura (rottura non piana e irregolare), tenacità (resistenza opposta), elasticità, plasticità (come l’oro e l’argento), malleabilità (lasciarsi ridurre in lamine sottilissime), duttilità (lasciarsi tirare in fili, il più duttile è il platino), proprietà termiche, suscettività magnetica (attitudine ad essere attratti da una calamita), conducibilità elettrica, proprietà ottiche (colore, lucentezza, trasparenza, fluorescenza, angolo di rifrazione), proprietà organolettiche (tatto, sapore).
- COMPOSIZIONE DEI MINERALI: Gli elementi più abbondanti nei minerali sono fondamentalmente 8, i quali costituiscono circa il 98% della massa della crosta terrestre: il più diffuso è l’ossigeno (93% del volume totale della crosta), seguono poi silicio, alluminio, ferro, calcio, sodio, potassio e magnesio.
* Quando l’ossigeno si combina con altri atomi positivi si hanno gli ossidi, in altri casi gli atomi positivi si legano all’ossigeno formando strutture particolari a carica negativa che si comportano come anioni.
* Di questi ultimi, i tre principali gruppi sono il gruppo silicato, il gruppo solfato e il gruppo carbonato.
* Uno degli elementi presenti in maggior quantitativi nella litosfera è il carbonio, presente sotto forma di carbonati.
* Un altro elemento è poi lo zolfo, esso è caratterizzato dal possesso di numeri di ossidazione sia positivi che negativi (questi danno origine al gruppo solfuro).
* Il 90% della crosta terrestre è formata da silicati, cioè composti di silice (Silicio + Ossigeno), la base di questi composti è il gruppo (SiO4) con la caratteristica forma a tetraedro.
* Il quarzo è l’unico minerale che contiene solo ed esclusivamente silice.
* La forma amorfa della Silice è l’opale.
* I silicati sono classificati in base alla modalità con cui i tetraedri si dispongono nello spazio:- Silicati a tetraedri isolati, a coppie di tetraedri, a catene o anelli di tetraedri, a strati di tetraedri, a struttura spaziale.
* STUTTURA DEI CRISTALLI:- L’aspetto dipende soprattutto dal tipo di atomi e dalle modalità in cui si legano dando origine alla loro struttura.
* Raramente in natura un minerale raggiunge il suo abito cristallino.
* La regolarità nella disposizione delle facce di un cristallo è in relazione con la sua struttura interna: si parte dalla cella elementare (il più piccolo insieme di atomi che si ripete costantemente nel cristallo) per ripeterla più volte fino a formare il reticolo cristallino.
* GENESI DEI CRISTALLI– Da solide le particelle di una sostanza sono vincolate, allo stato liquido o gassoso invece no.
* I minerali so possono formare per: solidificazione di una massa fusa, precipitazione o coondensazione di gas.
Essi quindi si formano in conseguenza a una variazione di temperatura o pressione; se questa variazione è uniforme e senza sbalzi allora si formerà una struttura cristallina, altrimenti il minerale si presenterà al suo stato amorfo.

LE ROCCE
ROCCE MAGMATICHE: Si suddividono in:
INTRUSIVE: Si originano della solidificazione lenta del magma all’interno della crosta terrestre; nella massa fusa si formano molti cristalli che danno alla roccia una struttura granulare (olocristallina) Genesi dei cristalli: Nel magma gli ioni sono liberi di muoversi caoticamente e velocemente, se il raffreddamento avviene in maniera sufficientemente lenta questi ultimi hanno la possibilità di rallentare progressivamente il loro moto e tendono a disporsi secondo una struttura geometrica caratteristica del minerale (la cella elementare), a seconda della quantità di spazio disponibile il cristallo si potrà ingrandire sempre più ripetendo + volte la struttura della c. elementare formando così un abito cristallino. Quando questo spazio è sufficiente si formano cristalli idiomorfi, altrimenti devono occupare tutto lo spazio che rimane loro e formano cristalli allotriomorfi.
Durante la solidificazione la presenza di determinati agenti mineralizzatori (acqua, ossidi e gas) facilita la formazione di cristalli. Vengono alla luce per le spinte tettoniche per l’orogenesi.
EFFUSIVE: Quando la spinta dei gas sospinge il magma in superficie si sviluppa un’eruzione vulcanica, tramite quest’ultima il magma fuoriesce trasformandosi in lava che solidifica in maniera molto rapida; in questa condizione i minerali non hanno il tempo di cristallizzare completamente ma sono comunque presenti microcristalli formatisi prima e durante la risalita. Un tipo di roccia effusiva particolare è il vetro vulcanico, completamente privo di struttura cristallina (ossidiana, rocce piroclastiche: pomice, tufo, lava).
Le componenti delle rocce magmatiche sono principalmente di 3 tipi: minerali essenziali (quarzo, feldspati, miche, pirosseni, anfiboli e olivina), minerali accessori (meno abbondanti ma quasi sempre presenti), minerali accidentali (non centrano 1 cazzo me possono dare colorazioni particolari alle rocce).
La sostanza principale presente nelle rocce magmatiche è la silice (Ossido di silicio SiO2), in base alla sua concentrazione le rocce si classificano in: acide (SiO2 presente in concentrazione superiore al 66%, intrusive graniti, effusive porfidi), intermedie ( intr. dioriti e eff. andesiti), basiche (gabbri e basalti) e ultrabasiche (peridotiti e picriti).
Cristallizzazione frazionata: Il magma è composto da una grande varietà di minerali e quindi esistono molti magmi diversi; ogni minerale ha una determinata temperatura di cristallizzazione. Salendo, il magma si raffredda e alcuni minerali cominciano a cristallizzare; se rimangono nel magma essi reagiscono con esso trasformandosi in altri.Spesso quando le sostanze più pesanti solidificano vengono separate dal magma o per la gravità o per gli spostamenti della massa magmatica; essa quindi rimane senza una parte dei minerali più pesanti e quindi la percentuale di silicati aumenta e il magma diventa più acido.
ROCCE SEDIMENTARIE: Si formano attraverso un processo con 4 passaggi: Erosione:la roccia viene frammentata in clasti da agenti atmosferici, dal crioclastismo o dagli esseri viventi, oppure alcune componenti si disciolgono nell’acqua; Trasporto: avviene tramite vento, acqua, forza di gravità (scivolamento,frane) e organismi viventi .Sedimentazione: accumulo in zone continentali, lacustri o marine; 3 tipi di sedimentazione: fisica, chimica alcune componenti disciolte nell’acqua precipitano e organica accumulo di resti di esseri viventi . Diagenesi: insieme di processi chimici e fisici che trasforma i sedimenti incoerenti in roccia vera e propria. I sedimenti vengono compattati e a causa del peso di quelli sovrastanti inoltre in alcuni casi i minerali possono reagire tra loro oppure con acqua o sostanze gassose presenti negli interstizi modificandosi.
Ci sono 3 tipi di rocce sedimentarie in base alla genesi:- CLASTICHE: si formano con l’accumulo di clasti e possono essere di 4 tipi:- conglomerati: nascono dalle ghiaie e si dividono in brecce (clasti spigolosi) e puddinghe (clasti arrotondati)
- Arenarie (formate da sabbie)
- Siltiti (formate da silt)
- Argilliti (formate da argille, facilmente metamorfizzabili)
- CHIMICHE: 4 tipi:- evaporiti: derivano dall’evaporazione dell’acqua del mare: l’acqua che rimane diventa sovrasatura di sali, che precipitano (salgemma, gesso)
- calcari inorganici: precipitazione di carbonato di calcio, facilmente metamorfizzabili (Stalattiti e travertino)
- selce: precipitazione di silice.
- Rocce residuali
- ORGANOGENE: sono formate dalla sedimentazione di scheletri animali, gusci e resti vegetali o da alcuni organismi costruttori che agiscono su sedimenti. Sono composte prevalentemente da carbonato di calcio, silice, fosfato di calcio, sostanze comunemente presenti nelle parti dure degli esseri viventi. 4 tipi: carbonatiche: si formano prevalentemente in ambiente marino; tra di esse ci sono i calcari organici (facilmente metamorfizzabili) formatisi anche per opera di organismi costruttori quali i coralli e le alghe calcaree e le dolomie, costituite prevalentemente da dolomite . Silicee: derivano da resti di organismi marini che utilizzano la silice per la costruzione dei loro gusci e scheletri; sono porose e friabili. Fosfatiche: derivano da scheletri di vertebrati o dall’accumulo di escrementi di uccelli marini.
ROCCE METAMORFICHE: derivano da processi di metamorfismo, che alterano la struttura e la composizione mineralogica originaria della roccia in diversi modi. Ci sono infatti 4 tipi di metamorfismo che avvengono tutti in profondità.
Met. Di contatto: si verifica quando una roccia viene a contatto con il magma che risale verso la superficie; il fattore principale che porta al cambiamento della composizione e del grado di cristallizzazione di una roccia è la temperatura. Il processo è facilitato dagli agenti mineralizzatori presenti nel magma.
Met. cataclastico: si verifica quando le masse rocciose vengono piegate e fratturate nelle zone di tensione della crosta terrestre; il fattore principale è la pressione molto elevata e le trasformazioni chimiche e mineralogiche sono quasi inesistenti.
Met. regionale: avviene quando le rocce vengono sepolte in profondità sotto il carico di sedimenti e subiscono l’azione combinata della temperatura (che aumenta con la profondità) e della pressione; questo fenomeno modifica profondamente le strutture originarie delle rocce portando alla formazione di nuovi minerali.
Ultrametamorfmo: si verifica in regioni profonde della crosta caratterizzate da un’elevata pressione: in queste condizioni le rocce fondono parzialmente (processo detto anatessi) formando n migma: una massa costituita da una parte fusa, sialica e una parte solida.
Durante il processo metamorfico temperatura e pressione possono alterare la struttura delle rocce provocando: il cambiamento di orientazione dei minerali con la creazione di superfici parallele tra loro (foliazione) oppure allineamento di minerali allungato (lineazione); l’aumento delle dimensioni dei cristalli inizialmente presenti; la frantumazione della roccia in granuli che vengono abrasi e polverizzati.
Un particolare tipo di foliazione è la scistosità: la roccia si sfalda facilmente in lastre secondo dei piani paralleli ed è caratterizzata da bande di minerali chiare alternate a minerali più scuri.
Con l’azione di temperature sempre più elevate durante il met. Regionale, le rocce perdono il loro aspetto scistoso convertendosi in minerali a struttura massiccia (gneiss).
Con il met. di contatto si ha la formazione di rocce granulari e poco scistose (mancano infatti pressioni orientate); una di queste è il marmo, che deriva dal metamorfismo del calcare e presenta spesso cristalli di calcite sulla sua superficie (struttura saccaroidea).

ROCCE MAGMATICHE:
- Granito: intrusiva, acida, struttura granulare con macrocristalli (str. olocristallina);
- Diorite: intrusiva, intermedia, struttura olocristallina, simile al granito ma cristalli più piccoli e uniformi.
- Sienite: intrusiva, intermedia,chiara, cristalli piccoli
- Gabbro: intrusiva, basica, presenza di macrocristalli, colore grigio o nero, cristalli enormi.
- Peridotite: intrusiva, ultrabasica, presenza di microcristalli, verdina
- Riolite: effusiva, acida, presenza di microcristalli, simile al porfido ma con cristalli più grandi
- Porfido: vedi sopra;
- Andesite: effusiva, intermedia, presenza di microcristalli (piccolissimi) , più chiara del porfido
- Trachite: effusiva, intermedia, presenza di microcristalli, pochi cristalli, più chiara dell’andesite
- Basalto: effusiva, basica, simile al porfido ma più scura
- Ossidiana: effusiva piroclastica, acida o intermedia, assenza di cristalli, nera, lucida
- Lava: effusiva piroclastica, variabile, assenza di cristalli, porosa (molto) e leggera, rosa scura
- Tufo: effusiva piroclastica, porosa, rosa, leggerissima
- Pomice: effusiva, assenza di cristalli, porosa, aspetto spugnoso e leggera
ROCCE SEDIMENTARIE:
- Breccia: clastica, conglomerato, clasti spigolosi
- Puddinga: clastica, conglomerato, clasti rotondeggianti
- Marna: clastica e un po’ chimica, grani molto piccoli, grigia, porosa e granulosa
- Argilla: clastica, argillite, clasti piccolissimi,fissile, marroncina e perde polverina
- Arenaria: clastica, arenaria, stratificata, granuli distinguibili ad occhio nudo
- Gesso: chimica, evaporitica, stratificata, bianca con striature giallognole
- Calcare inorganico: (stalattiti, travertino): chimica, carbonatica, senza fossili
- Calcare organico: organogena (con fossili), bianco o giallognolo o marroncino
- Dolomite: organogena, carbonatica, spesso con fossili, bianca, un po’ simile al marmo ma completamente senza cristalli
- Antracite: organogena, carbonatica, nera, leggera, = carbon fossile
ROCCE METAMORFICHE:
- Fillade: regionale, scistosa, riflessi argentei dovuti a miche,deriva dal metamorfismo di argille o rocce magmatiche acide, colore grigio quasi uniforme con striature color ruggine, unta
- Micascisto: regionale, scistosa, piani quarzosi alternati a piani micacei, marrone, unta
- Serpentinoscisto: regionale, scistosa, verde scuro
- Gneiss: regionale,poco scistosa, grossi cristalli, molto metamorfizzata, deriva dal metamorfismo di argille o graniti, esfoliato, unto, maculato
- Marmo: qualsiasi, non scistoso, struttura saccaroidea, possibilità della presenza di fossili o di colorazione diversa dal bianco
- Lavagna: deriva dalla metamorfizzazione dell’ardesia, nera

LA STRUTTURA INTERNA E LE CARATTERISTICHE FISICHE DELLA TERRA

* Lo studio delle proprietà fisiche dell’interno della terra può avvenire solo tramite metodi indiretti: sismologia, studio del flusso termico, studio del magnetismo.
* Lo studio delle onde sismiche ha permesso di individuare alcune superfici di discontinuità lungo le quali le onde P e S subiscono brusche variazioni di velocità e vengono riflesse o ritratto.
* Le principali discontinuità sono:- la discontinuità di Mohorovicic (Moho): situata a 20 - 70 km sotto i continenti e a 4 - 10 km sotto gli oceani, non ha la stessa densità né le stesse proprietà fisiche, essa accelera bruscamente le onde P e S.
- la discontinuità di Gutenberg: si trova tra il mantello e il nucleo, dimostra la diversa composizione del nucleo rispetto al mantello, in quanto essa rallenta le onde P e ferma completamente le onde S
- discontinuità minori tra le quali la più importante è quella di Lehmann: localizzata a 5170 km di profondità, indica il passaggio tra nucleo esterno a nucleo interno, in quanto blocca le onde S.
- Le superfici di discontinuità suddividono la terra in tre involucri concentrici:
- La crosta: è compresa tra la sup terrestre e la Moho, può essere di tipo continentale o oceanico e ha un comportamento meccanico di tipo rigido ed elastico. Essa si divide in:
- Crosta continentale: spessore medio di 30 - 40 km ed è più potente in corrispondenza delle catene montuose; essa è costituita da una sequenza eterogenea di rocce sialiche;
- Crosta oceanica: spessore molto ridotto, con composizione e struttura regolare, essendo costituita da tre livelli sovrapposti: sedimenti oceanici, basalti e gabbri.
- Il mantello: compreso tra la Moho e la discontinuità di Gutenberg, occupa la maggior parte del volume del globo terrestre e viene suddiviso in: - Mantello superiore: composizione chimica simile a quella delle peridotiti, suddivisibile in: mantello litosferico (insieme alla crosta costituisce la litosfera), astenosfera (costituita da una fascia di materiali parzialmente fusi) e mesosfera.
- Mantello inferiore: inizia alla profondità di circa 700 km, la composizione chimica è la stessa ma i minerali componenti possono riorganizzare la struttura del loro reticolo cristallino (temperatura e pressione aumentano).
- Il nucleo: compreso tra la discontinuità di Gutenberg e il centro della Terra: è prevalentemente costituito da ferro e nichel e ed è diviso dalla discontinuità di Lehmann in: nucleo esterno (si comporta come 1 liquido) e nucleo interno (si comporta come 1 solido).
* Il flusso termico è il calore emesso dalla superficie terrestre per unità di tempo.
* Esso è massimo nelle aree oceaniche in corrispondenza delle dorsali e diminuisce allontanandosi da esse.
* La distribuzione del flusso termico negli oceani viene attribuita all’esistenza di moti convettivi nell’astenosfera parzialmente fusa, con correnti ascendenti in corrispondenza delle dorsali e discendenti in corrispondenza delle fosse oceaniche.
* Questo può costituire una spiegazione dei meccanismi che determinano la deriva dei continenti.

- Il campo magnetico terrestre è bipolare, è generato probabilmente nel nucleo ed è soggetto a periodiche variazioni.
* Le variazioni più importanti sono le inversioni, cioè i cambiamenti dei polarità del campo.
* Quando una roccia, durante la sua formazione orienta i campi magnetici elementari, secondo la dire

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