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Analisi XRD di Campioni di Mica

La struttura della Mica

Con il termine mica si indica un gruppo di fillosilicati dalla struttura strettamente correlata e caratterizzati da sfaldatura altamente perfetta e simile composizione chimica. Questi minerali cristallizzano tutti nel sistema monoclino con una tendenza a formare cristalli pseudo-esagonali; la caratteristica sfaldatura della mica è legata appunto alla disposizione laminare degli atomi simile a fogli esagonali.

Le miche possiedono formula chimica generale

X2Y4-6Z8O20(OH,F)4

dove

X rappresenta K, Na, Ca o meno comunemente Ba, Rb o Cs
Y rappresenta Al, Mg, Fe o meno comunemente Mn, Cr, Ti, Li, ecc.
Z rappresenta principalmente Si o Al ma può essere anche Fe3+ o Ti

Strutturalmente le miche possono essere classificate come di-ottaedriche (Y = 4) e tri-ottaedriche (Y = 6). Inoltre se lo ione X è K o Na la mica viene detta mica comune, mentre se lo ione X è rappresentato da Ca la mica è classificata come mica fragile.

Le molecole delle miche sono strutturate nella seguente maniera: sono formate da tetraedri in cui un atomo di silicio è disposto al centro mentre quattro atomi di ossigeno sono disposti ai vertici, questi tetraedri sono uniti per tre dei loro vertici a formare delle maglie esagonali; gli altri elementi chimici che formano le miche sono disposti al centro di un ottaedro, mentre ai vertici di questi ottaedri sono disposti degli atomi di ossigeno o di gruppi di ossidrili; uno strato di ottaedri è disposto tra due strati di tetraedri. I vertici dei tetraedri e degli ottaedri sono legati tra loro. Questo insieme di tre strati è chiamato “pacchetto”. I metalli alcalini sono disposti tra un pacchetto e l’altro. Le forze che tengono uniti i metalli alcalini ai pacchetti sono deboli, mentre le forze all’interno del pacchetto sono forti. Questo fatto spiegherebbe la sfaldatura delle miche in lamelle.
L’immagine sotto mostra questa struttura cristallina.

Mica Biotite

La biotite è un fillosilicato ferrifero appartenente al gruppo delle miche, termine estremo avente formula K(Mg;Fe)(AlSi3O10)(OH)2. Si presenta di colore scuro per la presenza di ferro (dal verde scuro al più comune nero), di lucentezza vitrea, la cristallizzazione nel sistema monoclino e la sua peculiare struttura a strati T/O/T//, conferiscono una sfaldatura perfetta in sottili lamine flessibili ed elastiche.
Le immagini sotto mostrano un campione di mica biotite, ed una lamina sottoposta a diffrazione a raggi X.

Diffrattogramma della lamina di mica biotite.

Per la riflessione Bragg della biotite compiliamo la seguente tabella utilizzando le seguenti formule :

  • λ = 0.1542 nm
  • d = λ / 2senθ
Peak d(nm)
 0  9 (not detected) 1
 1  26 0,343
 2  35 0,256
 3 44,5 0,204
 4 54 0,170
 5  64,5 0,144
 6 74,75 0,127
 7  99 0,101
 8  114 0,092

La riflessione corrispondente al passo reticolare di 1nm non è stata rilevata a causa del diffrattometro che arriva fino ad un angolo minimo di 10°. I successivi picchi corrispondono alle riflessioni Bragg prodotte dalle varie coppie di strati della struttura cristallina della mica.

Immagine Laue della lamina di mica biotite.

Mica Muscovite

La muscovite è un silicato appartenente al gruppo delle miche, è un termine estremo delle miscele isomorfe con cristalli costituiti da impacchettamenti di strati t-o-t (tetraedro-ottaedro-tetraedro).
È raro trovare cristallizzazioni euedrali distinte, si possono riscontrare geminati di compenetrazione. La sfaldatura perfetta di questo minerale (001) consente di ottenerne lamine molto sottili, trasparenti e flessibili, possiede una lucentezza vitrea perlacea, anche se si trova usualmente in miscele isomorfe con altre miche (biotite, di colore nero per la presenza di Fe). Il nome ha origine dalla città di Mosca dove questo minerale veniva usato al posto del vetro in elevata quantità, vi erano addirittura abitazioni che avevano finestre realizzate con la muscovite.
Le immagini sotto mostrano un campione di mica muscovite, un insieme di lamine di muscovite, ed una lamina posta nel diffrattometro.

Diffrattogramma di una scheggia di mica muscovite.

Diffrattogramma di una lamina di mica.

Immagine Laue della lamina di mica muscovite.

Mica Lepidolite

è un fillosilicato facente parte delle miche (è una mica di litio); le lamelle sono flessibili ed elastiche, alcuni campioni presentano il fenomeno della luminescenza. Dalla lepidolite si estrae il litio, utilizzato in leghe con piombo e alluminio e nell’industria farmaceutica; la lepidolite si utilizza pure come isolatore termico e per scopi ornamentali.
Le immagini sotto mostrano un campione di mica lepidolite ed una lamina posta nel diffrattometro.

Diffrattogramma della lepidolite

Conclusioni

La mica è un minerale interessante soprattutto a causa della sua struttura cristallina che si riflette direttamente e macroscopicamente sulle sue proprietà fisiche e meccaniche. La sua tendenza a sfaldarsi in sottili lamine monocristalline fa sì che possa essere agevolmente studiata mediante le tecniche basate sulla diffrazione dei raggi X.

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