Programmi

 

60/63/49 - MINERALOGIA

Anno Accademico ​2019/2020

Docente
FRANCO ​FRAU (Tit.)
Periodo
Primo Semestre​
Modalità d'Erogazione
Convenzionale​
Lingua Insegnamento
ITALIANO​



Informazioni aggiuntive

CorsoPercorsoCFUDurata(h)
[60/63] ​ ​SCIENZE GEOLOGICHE [63/00 - Ord. 2010] ​ ​PERCORSO COMUNE988
Obiettivi

a) Conoscenza e comprensione
Gli studenti devono dimostrare di avere conoscenza e comprensione dei concetti di base relativamente a morfologia, struttura atomica, composizione chimica e proprietà fisiche dei minerali quali componenti costitutivi fondamentali della litosfera.
I risultati di apprendimento attesi vengono conseguiti attraverso l’attività didattica frontale, le esercitazioni e l’attività di laboratorio.
b) Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Gli studenti devono essere capaci di applicare le loro conoscenze e capacità di comprensione nel riconoscimento dei minerali mediante indagine macroscopica e microscopica.
I risultati di apprendimento attesi vengono conseguiti principalmente attraverso le attività pratiche (esercitazioni e laboratorio).
c) Autonomia di giudizio
Gli studenti devono essere in grado di correlare composizione chimica e proprietà fisiche dei minerali con le conoscenze su genesi ed ambiente di formazione, al fine di giungere alla formulazione di un giudizio scientifico ponderato sul materiale mineralogico in esame.
Gli studenti acquisiscono tale capacità attraverso l’osservazione, la descrizione e la raccolta di dati a scala macroscopica e microscopica con l’ausilio di un Questionario Interno che riporta quali domande porsi e come rispondere ad esse.
d) Abilità comunicative
Gli studenti devono essere in grado di comunicare in maniera chiara, semplice e sintetica anche concetti complessi o di avanguardia adattandosi a qualsiasi tipo di interlocutore.
Tali abilità vengono sviluppate dagli studenti attraverso la preparazione di piccole attività seminariali (presentazioni in PowerPoint), individuali o di gruppo, stimolate dal docente su argomenti di interesse scientifico anche di livello specialistico.
e) Capacità di apprendimento
Gli studenti devono sviluppare le competenze necessarie per raggiungere una capacità di apprendimento autonoma tale da facilitare lo studio di discipline affini.
Tale capacità viene stimolata attraverso una didattica non nozionistica, che cerca di portare lo studente alla formulazione di un concetto complesso attraverso passaggi logici semplici.

Prerequisiti

Lo studente di Mineralogia deve possedere conoscenze di Chimica (indispensabile), Fisica (importante) e Matematica (utile) per poter affrontare proficuamente i contenuti previsti nell’insegnamento.

Contenuti

Introduzione:
Lo studio dei minerali nelle Scienze della Terra
Definizione di minerale

Proprietà fisiche macroscopiche dei minerali:
Forma cristallina e abito
Stato di aggregazione
Lucentezza
Diafanità
Colore
Striscio (colore della polvere)
Sfaldatura e frattura
Durezza e tenacità
Peso specifico
Magnetismo e radioattività
Reazione con HCl

Cristallochimica:
Le forze di legame nei cristalli
Legame ionico
Legame covalente
Legame metallico
Legame di van der Waals
Legame idrogeno
Coordinazione degli ioni
Regole di Pauling
Soluzioni solide complete e parziali
Soluzione solida sostituzionale semplice e doppia
Soluzione solida interstiziale
Soluzione solida per omissione
Elementi isomorfogeni
Polimorfismo distorsivo, ricostruttivo e ordine-disordine
Calcolo della formula cristallochimica (laboratorio – 4 ore)

Cristallografia:
Morfologia cristallina e simmetria (laboratorio – 10 ore)
Elementi di simmetria senza traslazione
I 7 sistemi cristallini e le 32 classi cristalline
Indici di Miller
Forme cristalline
Ordine interno e simmetria
Elementi di simmetria con traslazione
Celle elementari
Gruppi spaziali
Esempi di strutture cristalline
Concrescimenti e geminati

Sistematica con cenni sulle risorse minerarie:
Classificazione chimica e strutturale dei minerali
Elementi nativi
Solfuri
Ossidi
Alogenuri
Carbonati
Solfati
Nesosilicati
Sorosilicati
Ciclosilicati
Inosilicati a catena singola e doppia
Fillosilicati
Tectosilicati
Riconoscimento macroscopico dei minerali (laboratorio – 14 ore)

Cenni sulla tecnica di analisi per diffrazione dei raggi X:
Scoperta e natura dei raggi X
Interazione tra raggi X e solidi cristallini
Diffrazione dei raggi X da parte dei cristalli
Equazione di Bragg
Il diffrattometro a raggi X per polveri

Microscopia ottica:
Indice di rifrazione nei minerali
Indicatrice ottica
Anisotropia e isotropia ottica
Osservazioni al microscopio a luce trasmessa polarizzata (laboratorio – 14 ore)
Abito
Tracce di sfaldatura
Colore e pleocroismo
Linea di Becke e rilievo
Geminazione
Estinzione
Segno dell’allungamento e/o delle direzioni d’estinzione
Colori di interferenza e birifrangenza
Immagini conoscopiche
Segno ottico

Escursione didattica (laboratorio sul terreno - 6 ore)

Metodi Didattici

L’attività didattica è organizzata in Lezioni frontali (40 ore) e Laboratorio (48 ore).
Le Lezioni frontali sono principalmente svolte tramite presentazioni al computer (PowerPoint), col frequente ausilio di strumenti didattici di vario tipo (modelli di forme cristalline, modelli di strutture cristalline, minerali) utili a “visualizzare” concetti talvolta complessi nella sola formulazione teorica.
Il Laboratorio riguarda:
a) Calcolo della formula cristallochimica di minerali, tramite esercizi alla lavagna che coinvolgono tutti gli studenti nei calcoli e nei ragionamenti necessari per giungere alla corretta scrittura della formula di un minerale a partire dall’analisi chimica.
b) Morfologia cristallina e simmetria, tramite l’utilizzo di modellini lignei di cristalli con i quali gli studenti (individualmente o in gruppo) devono esercitarsi per riconoscere gli elementi di simmetria presenti, individuare Sistema cristallino e Classe cristallina di appartenenza, descrivere le forme presenti ed essere in grado di orientare il modellino di cristallo utilizzando le relazioni tra assi cristallografici ed elementi di simmetria.
c) Riconoscimento macroscopico dei minerali, tramite l’utilizzo di una collezione didattica di minerali appartenenti alle varie Classi sistematiche sui quali gli studenti devono effettuare indagine visiva ed alcuni test diagnostici con l’ausilio di vari utensili (p.es. lente da geologo, piastrina di ceramica bianca non smaltata, punta di rame, punta di acciaio, vetrino, calamita, HCl diluito) al fine di giungere ad una corretta descrizione del campione mineralogico ed alla identificazione della/e specie minerale/i.
d) Osservazioni al microscopio in luce trasmessa polarizzata di sezioni sottili di una roccia granitoide attraverso le quali gli studenti imparano a riconoscere e descrivere le proprietà ottiche dei minerali non opachi e ad identificare alcune delle specie minerali più comuni (quarzo, K-feldspato, plagioclasio, biotite). Nella comprensione dei fenomeni ottici osservabili al microscopio risulta indispensabile l’utilizzo di modelli di indicatrice ottica ad 1 o 2 assi ottici.
e) Una escursione didattica giornaliera durante la quale vengono ripresi e mostrati “dal vivo” vari concetti di Mineralogia.

Oltre alle 2 tipologie di attività didattica sopra descritte, ogni studente durante il corso è stimolato ad effettuare una ricerca individuale su un argomento anche di livello specialistico e a presentarla in forma di breve seminario (5-7 minuti) agli altri studenti, facendo particolare attenzione alla sintesi, alla chiarezza, all’estetica e forma della presentazione (poco testo e molte immagini) e alla sorgente delle informazioni esposte. In tal modo gli studenti possono sviluppare le proprie capacità di applicare conoscenza e comprensione e le abilità comunicative.

Verifica dell'apprendimento

Durante lo svolgimento del corso, l’acquisizione da parte degli studenti dei risultati di apprendimento attesi viene accertata attraverso esercitazioni pratiche e attività di laboratorio, e di 2 prove intermedie a sorpresa sulla “Morfologia cristallina e simmetria” e sul “Riconoscimento macroscopico dei minerali” eseguite con le stesse modalità delle esercitazioni. La prova intermedia a sorpresa è stata preferita a quella calendarizzata in quanto è stato verificato che la calendarizzazione determina, nonostante tutte le possibili raccomandazioni, l’assenza degli studenti dalle lezioni dell’insegnamento in oggetto e degli altri insegnamenti del semestre per preparare la prova. Ciascuna prova intermedia si ritiene superata se lo studente consegue un voto non inferiore a 18/30. Tuttavia, i voti assegnati non fanno media con le prove d’esame di fine corso per l’attribuzione del voto finale, ma rappresentano un importante elemento di verifica e valutazione del grado di apprendimento “in itinere” degli studenti da parte del docente. In caso di non superamento di una prova intermedia, lo studente sarà interrogato sull’argomento della prova intermedia in sede di esame orale finale.
La prima prova intermedia (30 min) prevede la consegna a ciascun studente di un modellino ligneo di un cristallo e una scheda riportante le seguenti domande:
Riconoscere: 1) Contenuto completo di simmetria; 2) Sistema cristallino; 3) Classe cristallina (oloedrica o meroedrica); 4) Forme.
Descrivere: 5) Sistema di assi cristallografici; 6) Relazioni tra assi cristallografici ed elementi di simmetria; 7) Orientazione del cristallo (con disegno).
Nella valutazione della prova si tiene conto della correttezza e completezza delle risposte, e della logica seguita nel mettere in relazione simmetrie e forme.
La seconda prova intermedia (30 min) prevede la consegna a ciascun studente di un campione mineralogico e una scheda riportante le seguenti domande: Abito/Stato di aggregazione, Colore, Diafanità, Lucentezza, Striscio, Sfaldatura/Frattura, Durezza, Peso specifico, Magnetismo, Test di reazione con HCl, Nome minerale o Gruppo/Famiglia/Classe, Formula, Osservazioni e Informazioni varie.
Nella valutazione della prova si tiene conto della correttezza e completezza delle risposte, e della capacità di osservazione.
L’esame di fine corso si compone di: 1) un test a risposta multipla (a, b, c) di 30 domande su contenuti vari del corso (30 minuti); 2) un esame orale.
Nel test di 30 domande ad ogni risposta corretta viene attribuito 1 punto, le risposte sbagliate e non date prevedono una penalizzazione rispettivamente di 1 punto e 0.5 punti. Tuttavia, il punteggio complessivo del test non fa media col voto del successivo esame orale, ma rappresenta una base di valutazione che il docente, unitamente ai risultati delle prove intermedie, utilizzerà per espletare in maniera meglio indirizzata ed incisiva la prova orale finale.
In definitiva, per superare l'esame di Mineralogia, e riportare quindi un voto non inferiore a 18/30, lo studente deve dimostrare di aver acquisito una conoscenza sufficiente dei principali argomenti trattati nelle varie sezioni in cui è suddiviso il corso (Cristallochimica, Cristallografia, Microscopia ottica, Diffrazione raggi X, Sistematica), di essere in grado di descrivere le caratteristiche morfologiche e di simmetria di un modellino di cristallo, di descrivere e possibilmente identificare un campione mineralogico.
Per conseguire un punteggio pari a 30/30 e lode, lo studente deve invece dimostrare di aver acquisito una conoscenza eccellente di tutti gli argomenti trattati durante il corso.

Gli studenti che non sosterranno l’esame di Mineralogia secondo le modalità sopra descritte entro l’anno accademico di riferimento saranno valutati attraverso un unico esame orale complessivo.

Testi

Mineralogia, C. Klein, Edizioni Zanichelli (libro di testo di riferimento)
Cristallografia mineralogica, S. Bonatti & M. Franzini, Edizioni Boringhieri (per approfondire la Mineralogia Ottica e la Diffrattometria dei raggi X) – disponibile in biblioteca.
Fondamenti di Mineralogia e Geologia, A. Mottana, Edizioni Zanichelli (per approfondire la Mineralogia Ottica) – disponibile in biblioteca.
Materiale aggiuntivo: copia in formato pdf delle presentazioni PowerPoint utilizzate dal docente nelle lezioni frontali.
Materiale didattico: collezione di modellini lignei di cristalli, collezione di minerali.

Altre Informazioni

Il docente fornirà agli studenti copia in formato pdf di tutto il materiale didattico utilizzato a lezione tramite link a cartella Dropbox.

Il nostro Ateneo fornisce supporto agli studenti affetti da disturbi specifici dell'apprendimento (DSA). Chi fosse interessato può trovare maggiori informazioni al link: http://corsi.unica.it/scienzegeologiche/info-dsa/

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