ARAGONITE

La calcite  CaCO3 è il costituente primario che contraddistingue la composizione mineralogica dei calcari con proprietà fisiche di durezza 3, la resistenza alla scalfittura, e peso specifico 2,71 g/cm3 ovvero il rapporto tra massa e volume. Quando l'acqua carsica non è più in equilibrio chimico e diviene sovrasatura in carbonato di calcio (CaCO3 ) , basta una piccola variazione nelle condizioni chimico fisico per provocare la precipitazione dello stesso , quindi al suo accumulo e cristallizzazione più o meno ordinata della calcite o della sua modificazione polimorfa, l'aragonite, con proprietà di durezza  3,5 – 4 e peso specifico 2,94 g/cm3.

La sostanziale differenza tra la calcite e l'aragonite è il sistema di cristallizzazione : tutti i minerali si trovano in natura allo stato solido cristallino secondo regole di ordinamento per cui gli atomi ( nelle strutture cristalline vengono identificati come ioni in quanto la differente carica elettrostatica di atomi diversi creano un legame chimico) sono disposti in modo regolare che si ripete periodicamente, (Fig2) e può corrispondere a un parallelepipedo qualsiasi, definito nello spazio dagli angoli α,β,γ, e dalle lunghezze dei lati A,B,C, (Fig3).

Fig 2: Struttura molecolare della calcite                                   Fig 3: Rappresentazione schematica di una cella

In base alla forma di questa cella  (esistono 14 tipi di  celle elementari dette reticoli elementari di Bravais) sono classificati  7 sistemi cristallini ( cubico, trigonale, esagonale, tetragonale, rombico, monoclino, triclino) divisi a loro volta in classi di simmetria.
La calcite appartiene al sistema trigonale, la cella elementare è un romboedro
α=β=γ≠90   A=B=C  e assume tre forme principali: scalenoedro romboedro e prisma (fig4).

Fig 4: forme cristalline principali della calcite, romboedro, scalenoedro e prisma esagoale.

L'aragonite e la modificazione polimorfa della calcite e cristallizza nel sistema rombico e la cella elementare è un prisma retto a base rettangolare in cui α=β=γ=90 e A≠B≠C (fig5)

Fig 5: Sistema cristallino ortorombico della calcite

La calcite e l'aragonite hanno un loro campo di stabilità studiati in diverse condizioni di temperatura e pressione secondo il diagramma riportato in figura (fig6) da esso risulta che l'aragonite è stabile solo a pressioni molto elevate ( 4 kbar a temperatura ambiente ) mentre a pressioni più basse è stabile la sola calcite.

Fig 6: Diagramma P/T del carbonato di calcio ( da Clark )

La maggior parte dell'aragonite che si trova in natura si forma però a bassa pressione, al di fuori del proprio campo di stabilità e la cristallizzazione stabile è dovuta ad altri fattori:
la presenza di ioni di Mg che favorisce la crescita cristallina dell'aragonite anzichè della calcite; dal grado di sovrasaturazione  dell'acqua e conseguente velocità di precipitazione in modo che il processo di cristallizzazione non è regolato dalle leggi di equilibro chimico in queste condizioni l'aragonite si forma a velocità di precipitazione basse (< 8mg/l – ora ) in ambienti isolati con poca circolazione d'aria o a velocità di precipitazione alta (> 40mg/l – ora ) in ambienti caldi e ventilati.

Bibliografia:
I minerali / Glauco Gottardi. - Torino : Boringhieri, 1972.
I minerali / Hervé Chaumeton ; con Éric Asselborn, Pierre-Jacques Chiappero, Jacques Galvier
Cinisello Balsamo : Edizioni paoline, [1990].