Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso...
Transcript of Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso...
![Page 1: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/1.jpg)
Veronica D’Ippolito
![Page 2: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/2.jpg)
IL NELL’ANTICHITÀ
L’uomo è stato affascinato fin dall’antichità dalla bellezza, luminosità e
colore dei minerali al punto da conferirgli oltre all’uso ornamentale anche
un valore simbolico, spirituale, superstizioso e curativo trasformandoli in
amuleti e talismani.
![Page 3: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/3.jpg)
IL dei minerali e le leggende
Ametista
Il mito latino narra che Bacco,
sempre in preda ai fumi del vino,
inseguì nei boschi la bellissima ninfa
Ametista con lo scopo di possederla,
ma questa prega la sua Dea protettrice
Diana di aiutarla. Diana, ascoltate le
sue preghiere, la trasformò in una
statua di purissimo cristallo di quarzo e
Bacco a quel punto, fortemente irritato,
scaglia stizzito la sua coppa di vino
sulla statua di quarzo, dandogli il colore
viola e conferendo così ai cristalli il
potere di talismano contro
l’ubriachezza
![Page 4: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/4.jpg)
IL dei minerali e i pigmenti
Un grande utilizzo del colore dei minerali compare già dalla preistoria come
pigmenti perché sono tra i pochi materiali naturali che conserva
permanentemente il colore, a differenza dei fiori e piante che scoloriscono o
cambiano con il tempo.
![Page 5: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/5.jpg)
: una proprietà fisica
• Durezza
• Abito cristallino
• Peso specifico
• Sfaldatura
• Frattura
• Lucentezza
• Colore
• Striscio
• Birifrangenza
• Fluorescenza
• Piezoelettricità
• Pieroelettricità
• Magnetismo
![Page 6: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/6.jpg)
il è una proprietà diagnostica?
NI • I minerali idiocromatici sono minerali che presentano sempre lo stesso
colore. Questo avviene quando la colorazione dipende direttamente
composizione chimica e/o dalla struttura del minerale.
Malachite Zolfo
Pirite
Azzurrite
![Page 7: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/7.jpg)
il è una proprietà diagnostica?
NI • I minerali idiocromatici sono minerali che presentano sempre lo stesso
colore. Questo avviene quando la colorazione dipende direttamente
composizione chimica e/o dalla struttura del minerale.
• I minerali allocromatici sono minerali che presentano diversa
colorazione dovuta a cause esterne alla composizione chimica
principale quali difetti strutturali, impurezze, inclusioni.
![Page 8: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/8.jpg)
Cos’è il ?
Il colore è la percezione visiva generata dall’occhio quando il minerale
interferisce selettivamente con determinate lunghezze
d'onda dello spettro visibile o luce
Luce visibile 380
nm
750
nm
Luce
![Page 9: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/9.jpg)
CAUSE DEL
Esistono oltre 15 cause di colore nei minerali racchiudibili in 5 gruppi
a seconda del meccanismo coinvolto:
1. Teoria del campo cristallino
(transizioni elettroniche d-d)
2. Teoria dell’orbitale molecolare
(transizioni con trasferimento
di carica)
3. Centri di colore
4. Teoria delle bande
5. Fenomeni ottici e fisici
Assorbimento della luce
![Page 10: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/10.jpg)
Assorbimento della luce
Nella maggior parte dei casi il colore dei minerali è dovuto ad un
assorbimento preferenziale di varie lunghezze d’onda fra quelle che
compongono lo spettro della luce bianca.
Luce
Un minerale apparirà rosso quando il minerale assorbe tutte le
radiazioni ad eccezione di quella rossa.
I minerali sono neri quando assorbono tutte le radiazioni che
costituiscono la luce bianca
Luce
![Page 11: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/11.jpg)
Investigare il
Per investigare le cause del colore i minerali possono essere
esaminati attraverso la Spettroscopia Visibile
A = log I0/I T = I/I0 I = luce emergente
I0 = luce incidente
![Page 12: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/12.jpg)
CAUSE DEL
Esistono oltre 15 cause di colore nei minerali racchiudibili in 5 gruppi
a seconda del meccanismo coinvolto:
1. Teoria del campo cristallino
(transizioni elettroniche d-d)
2. Teoria dell’orbitale molecolare
(transizioni con trasferimento
di carica)
3. Centri di colore
4. Teoria delle bande
5. Fenomeni ottici e fisici
• Assorbimento
• Elementi di
transizione
• Transizione
elettroniche
![Page 13: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/13.jpg)
• Gli elettroni si muovono intorno al nucleo dentro dei volumi specifici
chiamati orbitali.
![Page 14: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/14.jpg)
Energ
ia
Assorbimento
• Quando un elettrone assorbe la luce cambia il suo orbitale
passando dallo stato fondamentale (di più bassa energia) a quello
eccitato (di più alta energia).
Luce E
nerg
ia
Stato fondamentale
Stato eccitato
Stato eccitato
Asso
rbim
ento
Spettro ottico
• Gli elettroni si muovono intorno al nucleo dentro dei volumi specifici
chiamati orbitali.
![Page 15: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/15.jpg)
CAUSE DEL
Esistono oltre 15 cause di colore nei minerali racchiudibili in 5 gruppi
a seconda del meccanismo coinvolto:
2. Teoria dell’orbitale molecolare
(transizioni con trasferimento
di carica)
3. Centri di colore
4. Teoria delle bande
5. Fenomeni ottici e fisici
![Page 16: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/16.jpg)
• La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da:
1. ione metallico positivo al centro
2. cariche puntiformi negative (leganti) disposte secondo geometrie
precise intorno allo ione metallico
• Assume che quando i leganti si avvicinano al metallo interagiscono con i
suoi elettroni d solo elettrostaticamente
• La transizione elettronica d-d avviene quando un elettrone si muove da
un orbitale d di bassa energia a un altro orbitale d di più alta energia
nello stesso atomo.
![Page 17: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/17.jpg)
Energ
y
Es. Mn3+
dxy dxz dyz dz2 dx2-y2
Ione metallico in un
campo cristallino
ottaedrico
eg dz2 dx2-y2
• Il campo elettrostatico (campo cristallino) prodotto dalla
distribuzione di cariche intorno al metallo provoca una divisione
degli orbitali d del metallo di transizione.
t2g dxy dxz dyz
Ione metallico libero
Gli elettroni metallici
sono
elettrostaticamente
respinti dai leganti.
![Page 18: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/18.jpg)
Energ
y
Es. Mn3+
dxy dxz dyz dz2 dx2-y2
eg dz2 dx2-y2
• Il campo elettrostatico (campo cristallino) prodotto dalla
distribuzione di cariche intorno al metallo provoca una divisione
degli orbitali d del metallo di transizione.
t2g dxy dxz dyz
Ione metallico libero
Luce Energia di
sdoppiamento
del campo
cristallino
(CFSE)
eg
t2g
Stato eccitato
Transizioni elettroniche d-d avvengono a seguito dell’assorbimento
di un energia pari a CFSE che ricade nel campo del visibile.
![Page 19: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/19.jpg)
1. Tipo di catione: in generale diversi ioni metallici producono diversi colori
Es. Es.
![Page 20: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/20.jpg)
2. Valenza: diversa valenza di uno stesso elemento generalmente produce
un diverso colore
Es. Es.
Transizioni elettroniche che riguardano il Mn2+ (e il Fe3+) hanno una bassa
probabilità di manifestarsi quindi danno vita ad un assorbimento di bassa
intensità.
![Page 21: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/21.jpg)
3. Coordinazione: numero di atomi direttamente legati allo ione e la sua
geometria. Quando uno stesso ione con stessa valenza si trova in
coordinazioni diverse produce colori spesso drasticamente diversi.
Es. Es.
![Page 22: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/22.jpg)
dxy dxz dyz dz2 dx2-y2
Ione metallico in un campo
cristallino ottaedrico
eg dz2 dx2-y2
t2g dxy dxz dyz
Ione metallico libero
Energ
y
eg dz2 dx2-y2
t2g dxy dxz dyz
Δt < Δo
Ione metallico in un campo
cristallino tetraedrico
![Page 23: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/23.jpg)
4. Natura dei leganti: per uno stesso atomo, diversi leganti produrranno
diversi colori.
Es. Es.
![Page 24: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/24.jpg)
5. Natura e forza del legame tra metallo e legante:
Es.
![Page 25: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/25.jpg)
5. Natura e forza del legame tra metallo e legante:
Es.
![Page 26: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/26.jpg)
CAUSE DEL
Esistono oltre 15 cause di colore nei minerali racchiudibili in 5 gruppi
a seconda del meccanismo coinvolto:
1. Teoria del campo cristallino
(transizioni elettroniche d-d)
3. Centri di colore
4. Teoria delle bande
5. Fenomeni ottici e fisici
![Page 27: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/27.jpg)
Le transizioni con trasferimento di carica avvengono quando gli elettroni
passano dagli orbitali di un atomo a quelli di un altro atomo come
conseguenza di un assorbimento di luce
• Metallo → Legante (MLCT)
Le transizioni MLCT avvengono quando il metallo con uno stato di
ossidazione basso (orbitali pieni) trasferisce un elettrone al vicino
legante con orbitali vuoti.
![Page 28: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/28.jpg)
d (M)
(empty) p (L)
(filled)
Le transizioni con trasferimento di carica avvengono quando gli elettroni
passano dagli orbitali di un atomo a quelli di un altro atomo come
conseguenza di un assorbimento di luce
• Legante → Metallo (LMCT)
Le transizioni avvengono quando elettroni presenti negli orbitali
pieni del legante sono eccitati negli orbitali d vuoti del metallo.
• Metallo → Legante (MLCT)
![Page 29: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/29.jpg)
Spesso transizioni LMCT coesistono con le transizioni elettroniche d-d
ma le prime sono molto più intense delle seconde
Lo spettro di assorbimento delle transizioni LMCT è caratterizzato da un
intensa e ampia banda di assorbimento intorno alla regione
dell’ultravioletto
![Page 30: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/30.jpg)
Spesso transizioni LMCT coesistono con le transizioni elettroniche d-d
ma le prime sono molto più intense delle seconde
Lo spettro di assorbimento delle transizioni LMCT è caratterizzato da un
intensa e ampia banda di assorbimento intorno alla regione
dell’ultravioletto
Le transizioni LMCT dipendono dal tipo di metallo e dalla sua valenza
La banda di assorbimento si muove dalla regione dell’ultravioletto a
quella del visibile all’aumentare della valenza del metallo.
![Page 31: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/31.jpg)
LMCT LMCT
![Page 32: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/32.jpg)
Le transizioni LMCT dipendono dal tipo di metallo e dalla sua valenza
ma non dal tipo di minerale in cui avvengono
![Page 33: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/33.jpg)
Le transizioni con trasferimento di carica avvengono quando gli elettroni
passano dagli orbitali di un atomo a quelli di un altro atomo come
conseguenza di un assorbimento di luce
• Legante → Metallo (LMCT)
• Metallo → Legante (MLCT)
• Metallo → Metallo (MMCT)
Il trasferimento di carica può avvenire tra due diversi metalli di
transizioni in stati di ossidazioni diversi separati da un legante
![Page 34: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/34.jpg)
Fe2+ + Ti4+ Fe3+ + Ti3+ e-
![Page 35: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/35.jpg)
MMCT
Fe2+ → Ti4+
![Page 36: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/36.jpg)
Le transizioni con trasferimento di carica avvengono quando gli elettroni
passano dagli orbitali di un atomo a quelli di un altro atomo come
conseguenza di un assorbimento di luce
• Legante → Metallo (LMCT)
• Metallo → Legante (MLCT)
• Metallo → Metallo (MMCT)
• Intervalence - tra valenze (IVCT)
Il trasferimento di carica può avvenire tra due metalli di transizione
dello stesso tipo ma con diverso stato di ossidazione
![Page 37: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/37.jpg)
IVCT
Fe2+ → Fe3+
LMCT
O2- → Fe3+
Fe3+ Fe2+ e-
![Page 38: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/38.jpg)
CAUSE DEL
Esistono oltre 15 cause di colore nei minerali racchiudibili in 5 gruppi
a seconda del meccanismo coinvolto:
1. Teoria del campo cristallino
(transizioni elettroniche d-d)
2. Teoria dell’orbitale molecolare
(transizioni con trasferimento
di carica)
4. Teoria delle bande
5. Fenomeni ottici e fisici
![Page 39: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/39.jpg)
I centri di colore o centri F sono difetti cristallografici createsi nel
reticolo cristallino in seguito all’esposizione a radiazioni ad alta energia
e consistono o in elettroni in eccesso (interstiziali) o ad un’assenza di
un elettrone (vacanze). Questi difetti strutturali assorbono
selettivamente la luce determinando il colore del cristallo.
![Page 40: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/40.jpg)
![Page 41: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/41.jpg)
CAUSE DEL
Esistono oltre 15 cause di colore nei minerali racchiudibili in 5 gruppi
a seconda del meccanismo coinvolto:
1. Teoria del campo cristallino
(transizioni elettroniche d-d)
2. Teoria dell’orbitale molecolare
(transizioni con trasferimento
di carica)
3. Centri di colore
5. Fenomeni ottici e fisici
![Page 42: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/42.jpg)
In un materiale i livelli energetici che un elettrone può occupare possono
essere divisi in bande.
La struttura elettronica a bande più bassa in energia e pienamente
occupate da elettroni si chiama banda di valenza.
La banda elettronica di più alta energia e generalmente vuota o non
completamente occupata da elettroni si chiama banda di conduzione.
L’energia che separata queste due bande è chiamata band gap o banda
proibita ed è molto importante per il colore.
Metallo: due bande
sono sovrapposte
(conduttori)
Semiconduttori: banda
proibita piccola
Isolante: banda proibita
grande
![Page 43: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/43.jpg)
Nei conduttori e nei semiconduttori la
banda proibita è talmente piccola o assente
che ci possono essere transizioni quando
elettroni della banda di valenza ricevono
energia sufficiente dall’assorbimento della
luce per passare la banda proibita ed arrivare
alla banda di conduzione
Negli isolanti l’energia della banda proibita è più grande di quella del
visibile quindi la luce visibile viene completamente trasmessa e il
minerale risulta incolore.
Energ
y
![Page 44: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/44.jpg)
En
erg
y
Nei semiconduttori l’energia della banda
proibita è più piccola di quella del visibile
quindi la luce visibile più energetica (viola-
verde) viene assorbita e il minerale risulta
giallo o rosso a seconda della grandezza
della banda proibita.
![Page 45: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/45.jpg)
En
erg
y Nei conduttori la luce visibile viene
completamente assorbita e il minerale
risulta nero o opaco colorato se alcune λ
sono più assorbite.
![Page 46: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/46.jpg)
CAUSE DEL
Esistono oltre 15 cause di colore nei minerali racchiudibili in 5 gruppi
a seconda del meccanismo coinvolto:
1. Teoria del campo cristallino
(transizioni elettroniche d-d)
2. Teoria dell’orbitale molecolare
(transizioni con trasferimento
di carica)
3. Centri di colore
4. Teoria delle bande
![Page 47: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/47.jpg)
Oltre all’assorbimento ci sono altri fenomeni fisici che possono
provocare una colorazione nei minerali:
a) Interferenza
b) Diffrazione
c) Diffusione (scattering)
d) Inclusioni
Questi processi raramente sono direttamente legati alla chimica ma
dipendono dalla struttura e tessitura interna del minerale
![Page 48: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/48.jpg)
a. Interferenza b. Diffrazione
c. Diffusione
![Page 49: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/49.jpg)
d. Inclusione
![Page 50: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/50.jpg)
in funzione del tipo di illuminazione
Alcuni minerali possono cambiare colore a seconda del tipo di illuminazione
Illuminata con luce naturale Illuminata con luce artificiale
![Page 51: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/51.jpg)
Alcuni minerali possono cambiare colore a seconda del tipo di illuminazione
La luce artificiale contiene nello spettro più le tinte rosse mentre la luce
naturale contiene più le tinte blu.
Illuminata con luce naturale Illuminata con luce artificiale
in funzione del tipo di illuminazione
![Page 52: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/52.jpg)
![Page 53: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/53.jpg)
Formula generale:
Mg, Zn, Fe, Mn, Co, Ni, Cu, Li Al, Cr, Fe, V, Co, Mn, Ga
Oltre 150 tipi di spinello conosciuti
La struttura dello spinello è basata su di
un impaccamento di anioni con i cationi
che occupano:
• Siti T a coordinazione tetraedrica
• Siti M a coordinazione ottaedrica
Frazione di cationi
B3+ nel sito T
T
M
T
M
![Page 54: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/54.jpg)
30 spinelli naturali sottoposti a:
500 μm 500 μm
500 μm
500 μm
500 μm
1 mm
1 mm 200 μm
500 μm
200 μm
200 μm
• Caratterizzazione chimica:
EMPA (CNR-IGAG Rome)
LA-ICP-MS (ETH Zurich)
Causa dei diversi colori
negli spinelli
• Caratterizzazione spettroscopica:
UV-VIS-NIR
NIR-MIR
Mineralogy Department,
Naturhistoriska
Riksmuseet, Stockholm
![Page 55: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/55.jpg)
Non si possono discriminare i diversi colori dalla composizione principale
![Page 56: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/56.jpg)
Non si possono discriminare i diversi colori dalla composizione principale
![Page 57: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/57.jpg)
1. Spinelli con Cr e V
d-d
LMCT
Cr3+>V3+
V3+>Cr3+
![Page 58: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/58.jpg)
1. Spinelli con Cr e V
500 μm
500 μm
![Page 59: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/59.jpg)
1. Spinelli con Cr e V
500 μm
500 μm
![Page 60: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/60.jpg)
2. Spinelli con Fe
d-d
LMCT
IVCT
d-d
d-d
![Page 61: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/61.jpg)
2. Spinelli con Fe
![Page 62: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/62.jpg)
200μm
100μm
2. Spinelli con Fe
![Page 63: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/63.jpg)
200μm
100μm
2. Spinelli con Fe
![Page 64: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/64.jpg)
1. Teoria del campo cristallino
(transizioni elettroniche d-d)
2. Teoria dell’orbitale molecolare
(transizioni con trasferimento di
carica: LMCT; MMCT; IVCT)
3. Centri di colore
4. Teoria delle bande
5. Fenomeni ottici e fisici
Sommario
![Page 65: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/65.jpg)
1. Teoria del campo cristallino
(transizioni elettroniche d-d)
2. Teoria dell’orbitale molecolare
(transizioni con trasferimento
di carica: LMCT; MMCT; IVCT)
3. Centri di colore
4. Teoria delle bande
5. Fenomeni ottici e fisici
Sommario
![Page 66: Veronica D’Ippolito · 2017-03-28 · • La teoria del campo cristallino tratta un complesso come costituito da: 1. ione metallico positivo al centro 2. cariche puntiformi negative](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022022115/5c6f41e609d3f2754c8bdcf3/html5/thumbnails/66.jpg)