CRISTALLOCHIMICA
PROPRIETÀ CHIMICHE DEI MINERALI

Prof. ETTORE ARTINI
I MINERALI - 1941
VI Edizione Riveduta e Ampliata con 251 Incisioni e 48 Tavole Prototipiche - Ristampa 1963
Capitolo III - Proprietà Chimiche dei Minerali - pagg 238÷271
1963 - Editore Ulrico Hoepli - Milano

§ I. - Isomorfismo - pag 243
L’Isomorfismo è invece il fenomeno per cui due o più sostanze, aventi composizione chimica analoga, cristallizzano in forme simili, e possono dare cristalli di miscela in varie proporzioni.

Serie Fayalite - Forsterite (Mg,Fe)₂SiO₄₎
L’ortosilicato di magnesio Mg₂SiO₄, noto come minerale sotto il nome di fosterite, e il sale analogo di ferro Fe₂SiO₄, noto col nome di fayalite, cristallizzano entrambi nel sistema rombico, con angoli molto simili e proprietà fisiche, pure analoghe; in natura però, assai più che i termini puri, sono frequenti le miscele dei due composti, in forma di cristalli perfettamente omogenei, con proprietà intermedie tra quelle della forsterite e quelle della fayalite, e in proporzioni variabilissime, non esprimibili con numeri interi; queste miscele, riunite sotto il nome di olivina, non hanno quindi una composizione semplice, e la loro formula si scrive (Mg, Fe)₂SiO₄ volendosi così indicare che Fe e Mg …
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… si possono sostituire, atomo ad atomo, in varie proporzioni.
Noi diciamo che la fayalite e la fosterite sono Isomorfe, e che l’olivina comprende le miscele Isomorfe delle due.
Gli atomi dei due elementi, Mg⁺⁺ e Fe⁺⁺, che si possono così sostituire isomorficamente, diconsi isomorfogeni, o vicarianti.

Ad un atomo può talora sostituirsi un gruppo atomico vicariante: così per esempio il gruppo (NH₄)⁺ all’atomo di K.
Questi cristalli di miscela, o cristalli misti, come si chiamano ordinariamente con una espressione piuttosto impropria ed ambigua, costituiscono delle vere proprie soluzioni solide, o miscele molecolari omogenee, perfettamente paragonabili a soluzioni ordinarie.

Serie Proustite - Pirargirite [Ag₃ (As,Sb) S₃]
In modo analogo a quanto accade nella olivina, i due “argenti rossi”, proustite Ag₃AsS₃ e pirargirite Ag₃SbS₃, la cui analogia chimica non è meno evidente che per la coppia precedente, cristallizzano entrambi nei sistemi trigonale, classe della tormalina, con angoli molto simili, e sfaldatura romboedrica affatto analoga; ed è frequente il caso che nella pirargirite una certa quantità di As sostituisca, atomo ad atomo, Sb, e reciprocamente nella proustite, in modo da costituire vari passaggi, per via di miscele, dall’una all’altra. As e Sb sono infatti due elementi tipicamente isomorfogeni.

Serie degli Allumi [K (Al,Cr) (SO₄)₂]
Nella serie degli allumi noi troviamo che, per esempio, tra allume ordinario KAl(SO₄)₂ x 12H₂O e allume di cromo KCr(SO₄)₂ x 12H₂O la miscibilità è così perfetta, anche per la poco diversa solubilità, che i due sali non si possono assolutamente separare per cristallizzazione, perché essi danno cristalli di miscela in tutte le proporzioni, e un cristallo dell’un sale cresce regolarmente se venga posto in un recipiente contenente una soluzione satura dell’altro; si …
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… possono così ottenere ottaedri a zone alternanti incolore e violette, facendo passare il cristallo ripetutamente dall’una all’altra soluzione.
Questa struttura zonare, a strati alternanti di colore, aspetto e composizione diversi, secondo la prevalenza di uno od altro composto Isomorfo, si osserva spesso con singolare perfezione in quei gruppi di minerali i quali appunto non hanno una composizione costante, ma risultano da miscele in varie proporzioni di due o più composti Isomorfi: i pirosseni, gli anfiboli, i granati, le tormaline ne danno gli esempi più splendidi; così si spiega, per esempio, la diversità di colore nelle successive zone sovrapposte del cristallo di tormalina della figura 166.

Serie Albite - Anortite
L’analogia chimica può essere anche meno evidente e stretta che nei casi precedentemente esposti.
Isomorfi sicuramente, e miscibili in tutte le proporzioni, sono per esempio, i due silicati dell’albite NaAlSi₃O₈ e dell’anortite CaAl₂Si₂O₈, le cui miscele naturali costituiscono la importantissima serie dei feldspati plagioclasi, benché la prima sia un trisilicato, derivato dall’acido H₄Si₃O₈, e la seconda un ortosilicato derivato dall’acido H₄SiO₄.

Una riprova di gran valore dell’Isomorfismo di due componenti si può avere studiando le proprietà delle loro miscele, quando queste possano essere ottenute in varie proporzioni; se le due sostanze sono veramente isomorfe, le proprietà fisiche delle miscele variano in modo continuo con le proporzioni dei due componenti.
Nella figura 167, per esempio, è rappresentata graficamente la variazione del volume specifico (= 1/peso specifico) nei due solfati potassico e ammonico; sulla linea orizzontale (ascisse) è rappresentata la composizione delle miscele, cioè la quantità percentuale dell’uno e dell’altro sale che esse contengono, …
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… e sulle linee verticali (ordinate) i relativi valori del volume specifico. Questo è:
- A=0,3751 per K₂SO₄;
- B=0,5636 per (NH₄)₂SO₄;
- la linea AB rappresenta la variazione dei volumi specifici nelle miscele, e si vede che essa è una linea retta.
Anche le proprietà ottiche dei plagioclasi variano in modo regolare continuo con le proporzioni di albite e di anortite …
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… che contengono, tanto che, essendo già costruite le relative curve diagrammatiche, si può dalla determinazione di taluna proprietà ottica dedurre con sufficiente precisione la composizione percentuale di un dato feldspato plagioclasico, supponendo, bene inteso, che alla miscela non prendano parte altri composti oltre ai due sopra ricordati.