Smithsonian Education – Minerale, cristale și pietre prețioase

Minerale: Piesele de bază
Născute din fluid, căldură și presiune, mineralele ne uimesc cu culorile și formele lor uluitoare și ne uimesc prin utilitatea lor. Ele sunt forjate în subteran, unde forțele care acționează de miliarde de ani continuă să producă alte minerale. Un mineral este un solid anorganic (fără viață) care apare în mod natural, având o compoziție chimică specifică.
Când caută minerale în propriul mediu, elevii pot găsi un singur specimen de mineral, cum ar fi marmura, care este calcit pur. Cu toate acestea, ei vor găsi probabil roci, care sunt amestecuri de două sau mai multe minerale. Granitul, de exemplu, cu micile sale granule multicolore, este alcătuit din cuarț, feldspat și mică.
Cristale: Forma
Majoritatea mineralelor apar în mod natural sub formă de cristale. Fiecare cristal are un model intern ordonat de atomi, cu un mod distinctiv de a bloca noi atomi în acest model pentru a-l repeta din nou și din nou. Forma cristalului rezultat – cum ar fi un cub (ca sarea) sau o formă cu șase fețe (ca un fulg de zăpadă) – reflectă aranjamentul intern al atomilor. Pe măsură ce cristalele cresc, diferențele de temperatură și de compoziție chimică provoacă variații fascinante. Dar elevii vor găsi rareori în curtea lor din spate cristalele minerale de formă perfectă pe care le văd într-un muzeu. Acest lucru se datorează faptului că, pentru a-și arăta cu ușurință forma geometrică și suprafețele plane, cristalele au nevoie de condiții ideale de creștere și de spațiu pentru a crește. Atunci când mai multe cristale diferite cresc unele lângă altele, acestea se îmbină pentru a forma o masă conglomerată. Acesta este cazul majorității rocilor, cum ar fi granitul menționat mai sus, care este alcătuit din multe cristale minerale mici. Specimenele de calitate muzeală prezentate în imaginile de aici au crescut în medii încăpătoare care au permis ca formele geometrice să se formeze nestingherite.
Dispoziția internă a atomilor determină toate proprietățile chimice și fizice ale mineralelor, inclusiv culoarea. Lumina interacționează cu diferiți atomi pentru a crea culori diferite. Multe minerale sunt incolore în stare pură; cu toate acestea, impuritățile din structura atomică determină culoarea. Cuarțul, de exemplu, este în mod normal incolor, dar apare într-o gamă de culori de la roz la maro și până la purpuriul intens al ametistului, în funcție de numărul și tipul de impurități din structura sa. În starea sa incoloră, cuarțul seamănă cu gheața. De fapt, rădăcina cuvântului cristal provine din cuvântul grecesc krystallos – gheață – deoarece vechii greci credeau că cuarțul limpede era gheață înghețată atât de tare încât nu se putea topi.
Științii descriu de obicei cristalele ca fiind „în creștere”, chiar dacă acestea nu sunt vii. În grădinile subterane, ele se ramifică și se zbârcesc pe măsură ce trilioane de atomi se conectează în modele tridimensionale regulate. Fiecare cristal începe mic și crește pe măsură ce sunt adăugați mai mulți atomi. Mulți cresc din apa bogată în minerale dizolvate, dar cresc și din roci topite și chiar din vapori. Sub influența unor temperaturi și presiuni diferite, atomii se combină într-o gamă uimitoare de forme de cristale. Această varietate și perfecțiune a formei și simetriei este cea care i-a atras de mult timp pe oamenii de știință spre studiul mineralelor. simetria este un model regulat, repetat al părților componente. Simetria este pretutindeni în natură – aripile împerecheate ale unui fluture, vârtejurile și petalele dintr-o floarea-soarelui, modelul unui fulg de zăpadă, picioarele unui păianjen – iar mineralele nu fac excepție. În cristale, aceste modele repetate apar în cadrul structurii atomice de bază și reflectă modelul de fețe al cristalului. Adesea puteți vedea simetria caracteristică a unui cristal mineral cu ochiul liber, dar dacă cristalul este mic, atunci este posibil să fie nevoie să îl priviți cu o lupă sau cu un microscop (așa cum va fi demonstrat în Planul de lecție 2). Recunoașterea modelelor simetrice din cristale poate fi dificilă la început, dar experiența ajută: cu cât vă uitați la mai multe specimene, cu atât mai multă simetrie – și cristale – veți recunoaște. Cu toate acestea, unele specimene nu au cristale bine formate și sunt dificil de clasificat chiar și pentru experți.