Il fascino senza tempo dei Cristalli: scopriamo il curioso mondo dei minerali nell’anno internazionale della cristallografia

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cristallografia01Dovrà pur esserci un valido motivo se l’UNESCO ha proclamato il 2014, come l’anno dedicato alla cristallografia; alla maggioranza dei lettori potrà sembrare una dedica di scarso interesse generale, che richiama l’attenzione solo di chi si occupa di scienze e che di questo specifico settore, ne ha fatto la sua professione. Pochi si rendono conto di quanto questa scienza, invece, abbia condizionato la nostra quotidianità e caratterizzato le più importanti scoperte che, nell’ultimo secolo, hanno profondamente cambiato il nostro stile di vita.

L’anno internazionale della cristallografia è stato indetto dall’UNESCO per festeggiare i 100 anni dall’assegnazione del Nobel per la scoperta della diffrazione ai raggi-X (RX) da parte dei cristalli. Per questo motivo, anche l’Associazione Italiana di Cristallografia (AIC) vuole celebrare questo avvenimento con numerosi eventi a livello nazionale, allo scopo di mostrare al grande pubblico come in un secolo questa scienza abbia rivestito un ruolo chiave e strategico nello sviluppo di numerosi ed importanti settori: le scienze molecolari e dei materiali, le nanotecnologie, la mineralogia, la farmacia e la biologia molecolare. Tutte le iniziative sono consultabili sul sito www.iycr2014.it.

cristallografia02VISIONE 3D – Fu nel 1912 che Max Von Laue e due suoi assistenti scoprirono che i RX erano in grado di “sparpagliarsi” attraversando un cristallo (in quel caso un solfuro di zinco, la Blenda), e di generare un pattern di macchie scure su una apposita pellicola fotografica. Questa “fotografia” si rivelò essere caratteristica per ogni tipo di cristallo, dal momento che ognuno di questi, in relazione alle proprie caratteristiche interne, devia i RX incidenti, in fasci con direzioni precise. In seguito a questa importante scoperta, qualche anno dopo, nel 1915, venne assegnato a William Lawrence Bragg, il premio Nobel per la fisica; egli riuscì per primo a definire la struttura interna di un cristallo (fu analizzato un cristallo di NaCl, cloruro di sodio), rendendone possibile la visualizzazione tridimensionale, ovvero la sua disposizione atomica interna. Questa  scoperta gettò le basi su cui si è poi sviluppata sia la cristallografia moderna, che la chimica contemporanea, e rese Bragg, il più giovane vincitore di Nobel della storia, avendo, all’epoca dei fatti, appena 25 anni.

COSA E’ CAMBIATO – Negli anni successivi alle sensazionali scoperte di Laue e Bragg, la comunità scientifica ha sperimentato nuove tecniche, riuscendo a rivelare la struttura degli atomi di sostanze dal grandissimo interesse socio-economico; solo per fare alcuni esempi, possiamo ricordare: il diamante, il benzene, la struttura molecolare della penicellina (che ha poi portato alla creazione dei nostri antibiotici), della vitamina B12, dell’insulina, del DNA e dell’emoglobia. Essenzialmente il contributo della cristallografia è stato quello di portare una visione molecolare nelle scienze, attribuendo immagini osservabili, alle strutture e ai composti.

cristallografia3MINERALI – I minerali sono forse l’oggetto più affascinante della cristallografia; la loro formazione può essere di origine geologica o biologica, e anche extra-terrestre. Sono stati i primi materiali con struttura ordinata e periodica ad essere studiati, inizialmente dal punto di vista morfologico, e successivamente anche da quello ottico e strutturale. Grazie all’interesse verso questi oggetti, ogni anno vengono scoperti fino a 100 nuovi minerali. In ambito geo-mineralogico i cristalli sono stati studiati non solo per la loro bellezza esteriore, ma anche per capirne i meccanismi di formazione; il risultato è che la loro genesi segue leggi molto complesse, che si verificano in condizioni particolari: hanno bisogno di ambienti ricchi (soprassaturi) nel materiale di partenza e devono avere il tempo necessario di accrescersi (variabile a seconda della specie mineralogica). Il periodo che impiegano per svilupparsi dipende dalle condizioni chimico-fisiche dell’ambiente di formazione, dalla loro velocità di crescita specifica e dalle massime dimensioni raggiungibili per ciascuna specie. Per aumentare di un solo centrimetro, alcuni cristalli possono impiegare addirittura 10 milioni di anni (come ad esempio l’Elbaite, del gruppo della Tormalina), oppure essere estremamente rapidi, ed impiegare appena qualche ora (come ad esempio l’Ematite). Nell’immaginario comune, i minerali sono oggetti relativamente piccoli, ma esistono dei cristalli dalle dimensioni impensabili: è ad esempio il caso dei cristalli rinvenuti nella Grotta di Naica, in Messico, scoperta nel 2000 dai minatori che stavano sfruttando un vicino giacimento. I giganteschi cristalli di gesso, lunghi fino a 10 metri, si trovano ad una profondità di quasi 3000 metri, e nella grotta si registrano condizioni estreme: le temperature superano i 50°C e l’umidità arriva al 100%.

Cristalli1LA FORMA PRIMA DELLA SOSTANZA – Il mondo del collezionismo si lega in maniera indissolubile a quello scientifico della cristallografia. È difficile dire con certezza se sia nato prima l’uno o l’altra; probabilmente è stata la curiosità nei confronti dei diversi minerali presenti sul nostro pianeta, a spingere l’uomo a raccoglierli, in principio per la loro bellezza, ma, in seguito, anche per motivi pratici. È quindi in un secondo momento che poi ci siamo domandati il motivo per il quale questi oggetti risultassero così diversi tra loro sotto molti punti di vista (colore, forma, dimensioni, durezza), tanto da spingerci a condurre una vera e propria ricerca su di essi. La forma è tuttora il criterio guida usato per valutare i campioni di minerali che possiamo osservare nei musei e alle mostre-mercato: essa è infatti l’obiettivo primario dei collezionisti e dei curatori delle esposizioni.

cristalli auto replicanti plasma luciferiniMOSTRE-MERCATO – Si tratta di un ottimo modo per entrare in contatto con il mondo dei minerali e per osservare all’opera gli addetti ai lavori. In queste fiere vengono presentati campioni naturali o trasformati, che attraggono un pubblico estremamente eterogeneo e variopinto. Generalmente i primi giorni di queste mostre sono riservate agli espositori, che hanno così modo di osservare in anteprima, ed eventualmente opzionare, i cristalli di maggior pregio, che quindi saranno poi inaccessibili alle masse di visitatori dei giorni successivi. Una delle più grosse esposizioni a livello globale si tiene a Tucson (Arizona) ogni anno, nel mese di Febbraio; sempre negli USA, un’altra importante mostra-mercato si svolge a Settembre, nella città di Denver. A livello europeo è sicuramente quella di Monaco di Baviera a farla da padrona, seguita dall’esposizione francese che si svolge nel grazioso paese di Saint Marie (Alsazia). In Italia sono molte le occasioni per partecipare alle mostre-mercato: un calendario di tutti gli eventi sul territorio nazionale e straniero, potete trovarlo in questo sito (www.gminromano.it/linksmostre/mostre.php?m=04&a=2014).

cristalli_liquidiUNA PRESTIGIOSA COLLEZIONE ITALIANA – Il museo di Storia Naturale di Firenze de La Specola ospiterà per tutto il 2014 la mostra “Cristalli, l’ordine del caos”. Si tratta della più prestigiosa e bella collezione di cristalli naturali di grandi dimensioni esistente al mondo: la Collazione Giazotto. Sono qui esposti più di 500 campioni di minerali cristallizzati di dimensioni e qualità eccezionali; quello forse più spettacolare è un campione di acuqamarina indiana, noto con il nome di “The emperor of India”, una gemma verde-blu dal peso di quasi 10 kg, corrispondenti a circa 50 mila carati!

DA COSA DIPENDE IL VALORE DEI CRISTALLI – Come abbiamo già detto, i minerali sono giudicati in base alla loro esteticità, che è poi funzione di vari fattori: la forma, le dimensioni, la freschezza, il colore e le possibili associazioni tra cristalli. Da un punto di vista economico, oltre alla forma estetica, incide la rarità del minerale, così come il suo valore intrinseco (pensiamo, ad esempio, ad un cristallo di interesse come il Berillo o la Tormalina: si tratta di cristalli di interesse gemmologico e non solo collezionistico). Inoltre, un campione può acquisire valore in base alla sua storicità: se ad esempio proviene da una miniera chiusa o esaurita, o se è appartenuto a qualche famoso collezionista. L’ultimo parametro che concorre ad avvalorare un minerale è la sua modalità di preparazione: i campioni vengono sottoposti ad una sorta di maquillage, al fine di rimuovere le patine esterne ed eventuali rotture interne, al fine di migliorarne l’aspetto.

11763690_Ametista_01A CACCIA DI MINERALI IN ITALIA – Nel nostro paese vi sono numerose località di interesse mineralogico, grazie alla complessa geologia e alla notevole varietà di rocce che caratterizza il nostro stivale. Per questo motivo sono molti gli appassionati che, compatibilmente con le normative vigenti in materia di tutela ambientale, effettuano ricerche e scavi alla ricerca di cristalli (talvolta avvalendosi di veri e propri permessi estrattivi). Esistono quindi tanti libri e pubblicazioni che definiscono la localizzazione, la mineralogia e la storia dei luoghi italiani ricchi di giacimenti accessibili ai collezionisti; una lista di pubblicazioni che illustrano a livello regionale, ma anche provianciale, i siti mineralogicamente interessanti, è consultabile in questi due siti (www.minerali.it/bibliografia.htm e www.mindat.org). Prima di avventurarsi alla ricerca dei cristalli, è bene informarsi sui regolamenti e sulle restrizioni vigenti, tenendo presente che in alcune zone del nostro paese, la ricerca e la raccolta sono interdette. Il consiglio generale è quello di evitare di introdursi in zone chiuse, come ad esempio in miniere dismesse, ma concentrarsi laddove esistono emergenze minerarie (ovvero zone di discarica di materiale estratto sterile) o emergenze mineralogiche (affioramenti veri e proprio, non coltivati dal punto di vista minerario) collocate in aree pubbliche ed accessibili. Se proprio siete pigri e non volete muovervi da casa, o siete alla ricerca di qualche cristallo raro, potete sempre acquistarli on-line (www.crystalclassics.co.uk).

ametista_brasileNUOVE FRONTIERE – Un nuovo tipo di collezionismo che si sta sviluppando rapidamente è quello dei “micromount”: si tratta della raccolta di cristalli dalle dimensioni ridotte, tra il millimetro e il centimetro, con un minore impatto ambientale rispetto al collezionismo classico. Questi piccoli campioni, proprio per le loro piccole dimensioni, presentano spesso gradi di perfezione strutturale inarrivabili nei minerali più grandi, ed è proprio grazie a questo tipo di cristalli che vengono scoperte nuove specie mineralogiche. In definitiva, quello dei micromounts è un collezionismo più etico, che parte dal concetto che, anche se di dimensioni ridotte, i piccoli cristalli sono riproduzioni micro dei campioni macro, il cui prelievo dall’ambiente ha ripercussioni decisamente trascurabili.

  • Ringraziamo per il supporto e la collaborazione il prof. Giovanni Pratesi, mineralogista e Direttore del Museo di Storia Naturale dell’Università degli Studi di Firenze