Scienze Naturali

Nozioni generali. Definizione di minerale. Stato amorfo e cristallino. Nucleazione e accrescimento dei cristalli. La struttura del pianeta Terra. Introduzione ai minerali della crosta e del mantello terrestre. Evoluzione dei minerali nel tempo geologico. Cristallografia morfologica. Facce, spigoli, vertici, relazione di Eulero. Angoli tra le facce, legge della costanza dell’angolo diedro. Simmetria per rotazione, riflessione e inversione: assi, piani e centro. Gruppi puntuali. Sistemi di riferimento. Forme semplici. Classi cristalline. Legge di Hauy e indici di Miller. Esercitazioni pratiche di cristallografia morfologica. Cristallografia strutturale. Simmetria per traslazione: reticoli cristallini e celle elementari. Elicogire e slittopiani. Gruppi spaziali. Esempi di strutture cristalline di minerali. Diffrazione dei raggi X: cenni storici. Equazione di Bragg. Studio di diffrattogrammi di polveri cristalline. Esercitazioni pratiche di analisi di diffrattogrammi e identificazione di fasi mineralogiche. Cristallochimica. I legami chimici. Impaccamenti compatti. Modello ionico a sfere rigide. Regole di Pauling. La classificazione cristallochimica dei minerali. Polimorfismo ed isomorfismo. Approfondimento sulla cristallochimica dei principali minerali delle rocce: silicati (in particolare neso-, ino-, fillo- e tectosilicati), ossidi, carbonati. Metodi di analisi dei minerali. Esercitazioni pratiche sulla determinazione della formula cristallochimica dei minerali. Cristallofisica. Osservazione e descrizione delle proprietà fisiche macroscopiche dei minerali. Esercitazioni pratiche: riconoscimento macroscopico dei minerali. Ottica: propagazione delle onde piane in mezzi isotropi e anisotropi. Riflessione, rifrazione e birifrazione. Indici di rifrazione delle onde piane. Indicatrici ottiche e loro orientazione nei cristalli. Il microscopio polarizzatore. Proprietà ottiche dei minerali in sezione sottile. Esercitazioni pratiche: studio ottico di sezioni sottili mineralogiche. Descrittori di Dublino A) Conoscenza di base delle caratteristiche dei principali minerali costituenti le rocce, nei vari contesti geologici, naturali ed ambientali. Conoscenza delle simmetrie dei minerali, delle loro strutture e della loro interazione con le radiazioni RX e luce polarizzata, come chiave per procedere al loro riconoscimento e all’interpretazione delle loro proprietà fisiche. Conoscenza delle regole della cristallochimica come chiave per comprendere i processi di formazione e trasformazione dei minerali. Conoscenza dei principali gruppi di minerali. B) Capacità di riconoscimento macroscopico e microscopico dei minerali più comuni e delle loro proprietà fisiche a partire da un campione monofase. C) Capacità di elaborare un giudizio autonomo sulla base di dati oggettivi in tutte quelle tematiche scientifiche, applicative, economiche e culturali in cui sono coinvolti minerali. D) Capacità di comunicare concetti, problemi e soluzioni a interlocutori di diverso livello culturale. E) Capacità di intraprendere il proseguimento degli studi con un elevato grado di consapevolezza e autonomia decisionale.

Conoscenze di base di Matematica, Fisica, Chimica generale e inorganica

Klein – Mineralogia – Zanichelli Bonatti, Franzini – Cristallografia mineralogica – Boringhieri Gottardi – I minerali – Boringhieri

CFU Modalità di erogazione Ore in aula/laboratorio/terreno 6 Lezioni frontali 48 h Seminari Laboratorio 2 Esercitazioni 24 h 1 Attività formative sul terreno 20 h

Frequenza non obbligatoria, ma consigliata

Esoneri scritti in itinere ed esame finale orale.

Mazzi, Bernardini – Fondamenti di cristallografia e ottica cristallografica – USES

CFU Modalità di erogazione Ore in aula/laboratorio/terreno 3 Lezioni frontali 24 h Seminari Laboratorio 3 Esercitazioni 36 h

Nozioni generali. Definizione di minerale. Stato amorfo e cristallino. Nucleazione e accrescimento dei cristalli. La struttura del pianeta Terra. Introduzione ai minerali della crosta e del mantello terrestre. Evoluzione dei minerali nel tempo geologico. Cristallografia morfologica. Facce, spigoli, vertici, relazione di Eulero. Angoli tra le facce, legge della costanza dell’angolo diedro. Simmetria per rotazione, riflessione e inversione: assi, piani e centro. Gruppi puntuali. Sistemi di riferimento. Forme semplici. Classi cristalline. Legge di Hauy e indici di Miller. Esercitazioni pratiche di cristallografia morfologica. Cristallografia strutturale. Simmetria per traslazione: reticoli cristallini e celle elementari. Elicogire e slittopiani. Gruppi spaziali. Esempi di strutture cristalline di minerali. Diffrazione dei raggi X: cenni storici. Equazione di Bragg. Studio di diffrattogrammi di polveri cristalline. Esercitazioni pratiche di analisi di diffrattogrammi e identificazione di fasi mineralogiche. Cristallochimica. I legami chimici. Impaccamenti compatti. Modello ionico a sfere rigide. Regole di Pauling. La classificazione cristallochimica dei minerali. Polimorfismo ed isomorfismo. Approfondimento sulla cristallochimica dei principali minerali delle rocce: silicati (in particolare neso-, ino-, fillo- e tectosilicati), ossidi, carbonati. Metodi di analisi dei minerali. Esercitazioni pratiche sulla determinazione della formula cristallochimica dei minerali. Cristallofisica. Osservazione e descrizione delle proprietà fisiche macroscopiche dei minerali. Esercitazioni pratiche: riconoscimento macroscopico dei minerali. Ottica: propagazione delle onde piane in mezzi isotropi e anisotropi. Riflessione, rifrazione e birifrazione. Indici di rifrazione delle onde piane. Indicatrici ottiche e loro orientazione nei cristalli. Il microscopio polarizzatore. Proprietà ottiche dei minerali in sezione sottile. Esercitazioni pratiche: studio ottico di sezioni sottili mineralogiche.

Conoscenze di base di Matematica, Fisica, Chimica generale e inorganica.

Klein – Mineralogia – Zanichelli Bonatti, Franzini – Cristallografia mineralogica – Boringhieri Gottardi – I minerali – Boringhieri

Frequenza non obbligatoria, ma consigliata

Esoneri scritti in itinere ed esame finale orale.

Lezioni frontali (24 ore) ed esercitazioni pratiche (36 ore).