Calcite

La calcite è un minerale carbonatico e la forma più stabile del carbonato di calcio (CaCO₃). È estremamente comune, soprattutto come componente principale del calcare. Sulla scala di Mohs, definisce la durezza 3. Grandi cristalli di calcite vengono utilizzati in dispositivi ottici, e il calcare, composto principalmente da calcite, ha molte applicazioni pratiche. Altre due forme di carbonato di calcio sono i minerali aragonite e vaterite. L'aragonite si trasforma in calcite in pochi giorni o meno a temperature superiori a 300 °C, e la vaterite è ancora meno stabile.

Il nome deriva dal tedesco Calcit, un termine del XIX secolo derivato dal latino calx (che significa calce, con genitivo calcis), più il suffisso minerale -ite. È quindi un doppione della parola gesso (chalk). In archeologia e nel commercio della pietra, il termine alabastro viene talvolta usato per un deposito di calcite a grana fine, traslucida e bandata, sebbene in geologia e mineralogia l'alabastro sia riservato a una varietà di gesso.

Due diversi insiemi di indici di Miller vengono utilizzati per descrivere le direzioni nei cristalli di calcite: tre indici (h, k, l) lungo gli assi a₁, a₂, c, o quattro indici di Bravais–Miller (h, k, i, l) lungo a₁, a₂, a₃, c, dove i è ridondante ma utile per visualizzare la simmetria. Esistono anche due definizioni della cella unitaria. La più vecchia cella unitaria "morfologica" è stata determinata misurando gli angoli delle facce del cristallo con un goniometro; è romboedrica, con dimensioni approssimative a = 10 Å e c = 8,5 Å. La successiva cella unitaria "strutturale", determinata mediante cristallografia a raggi X, è esagonale (un prisma rombico) con dimensioni approssimative a = 5 Å e c = 17 Å. Per convertire da unità morfologiche a strutturali, c viene moltiplicato per 4. Ad esempio, la sfaldatura della calcite è descritta come perfetta su {1 0 1 1} in coordinate morfologiche e su {1 0 1 4} in coordinate strutturali; negli indici {hkl} questi sono rispettivamente {1 0 1} e {1 0 4}. Geminazione, sfaldatura e forme cristalline sono spesso indicate in unità morfologiche.

Le proprietà diagnostiche includono una durezza Mohs di 3, un peso specifico di 2,71 e una lucentezza vitrea nelle varietà cristalline. Il colore è bianco o incolore, ma le impurità possono produrre sfumature di grigio, rosso, arancione, giallo, verde, blu, viola, marrone o persino nero.

La calcite presenta molte abitudini cristalline, combinando oltre 1.000 possibili forme cristallografiche. Le più comuni sono gli scalenoedri (con facce nelle direzioni esagonali {2 1 1} o {2 1 4}) e i romboedri (con facce nelle direzioni {1 0 1} o {1 0 4}, che sono anche i principali piani di sfaldatura). Le abitudini includono romboedri acuti a ottusi, forme tabulari, prismi e vari scalenoedri. Diversi tipi di geminazione aggiungono varietà. Può anche presentarsi come masse fibrose, granulari, lamellari o compatte. Un'abitudine fibrosa ed efflorescente è chiamata lublinite. La sfaldatura è in tre direzioni parallele alla forma romboedrica. La frattura è concoide ma difficile da ottenere. Le facce scalenoedriche sono chirali e si presentano in coppie speculari; la loro crescita può essere influenzata da biomolecole chirali come gli amminoacidi L e D. Le facce romboedriche non sono chirali.

La calcite varia da trasparente a opaca e può mostrare fosforescenza o fluorescenza. Una varietà trasparente nota come spato d'Islanda viene utilizzata in ottica. I cristalli scalenoedrici acuti sono talvolta chiamati spato a dente di cane, e la forma romboedrica è talvolta chiamata spato a testa di chiodo. La forma romboedrica potrebbe anche essere stata la pietra del sole utilizzata dai navigatori vichinghi, come menzionato nelle Saghe islandesi. I cristalli singoli mostrano una forte birifrangenza (doppia rifrazione), facendo apparire doppi gli oggetti osservati attraverso la calcite trasparente. Questo effetto fu descritto per la prima volta dallo scienziato danese Rasmus Bartholin nel 1669. A circa 590 nm, gli indici di rifrazione ordinario e straordinario sono rispettivamente 1,658 e 1,486. Tra 190 e 1700 nm, l'indice ordinario varia da circa 1,9 a 1,5 e l'indice straordinario da circa 1,6 a 1,4.

La calcite è termoluminescente, principalmente a causa di impurità di manganese bivalente (Mn²⁺). In un esperimento, attivatori come ioni di Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ag, Pb e Bi sono stati aggiunti a campioni di calcite per vedere se emettevano calore o luce. Gli ioni di Cu⁺, Cu²⁺, Zn²⁺, Ag⁺, Bi³⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Co²⁺ e Ni²⁺ non hanno causato una reazione. Tuttavia, si è verificata una reazione quando erano presenti sia ioni di manganese che di piombo. Modificando la temperatura, era possibile osservare il bagliore.