Stimolare l’interesse degli alunni per l’argomento.
Facendo riferimento ad una situazione di cui l'alunno ha esperienza (osservazione di foto) introdurre il concetto di struttura regolare sotto forma di problema, e comprendere che la forma di un cristallo presenta delle regolarità.

Il percorso didattico parte dall’osservazione di campioni di cristalli, in cui lo studente è sollecitato ad osservare la regolarità della struttura.
L’insegnante propone le foto di alcuni campioni di cristalli (vedi allegato 6_a Enclosure.ppt) e guida l’osservazione con delle domande.

• I cristalli hanno una forma regolare o irregolare?
• Vi sono delle sfaccettature naturali?
• puoi riconoscere dei solidi?
• Ci sono delle imperfezioni?
• Quali forme puoi riconoscere sulle facce?

I cristalli hanno una forme geometriche regolari, con facce piane ben delineate; anche se ci sono delle imperfezioni, come facce non perfettamente levigate e fratture, l’aspetto regolare è evidente.

Dall’osservazione dei campioni si ricava che le facce possono essere: nel salgemma, pirite, blenda, un quadrato, si notano dei cubetti



nel quarzo o miche un esagono



nell’olivina un rettangolo



Blenda, pirite, salgemma e fluorite hanno un sistema cubico. Nella fluorite però le facce non sono cresciute regolarmente e si forma un ottaedro.
Quarzo e miche hanno un sistema esagonale.
L’olivina ha un sistema ortorombico (parallelepipedo). L’accrescimento delle facce non è avvenuto alla stessa velocità, ma si possono riconoscere le pareti di un solido ortorombico.
È difficile trovare un cristallo perfetto, perché non sempre le condizioni di formazione (temperatura, pressione, velocità di raffreddamento…) sono favorevoli.

Comprendere che quando le condizioni lo permettono, la forma esterna di un minerale corrisponde ad una determinata disposizione delle sue molecole e dei suoi atomi nello spazio (reticolo).

STRUMENTI

• introduzione al concetto di struttura ordinata di un solido: scarica la presentazione 6_b Enclosure.ppt
• pongo o didò rosso e verde,
• stuzzicadenti o spiedini di legno,
• in alternativa kalamyt (sferette di metallo e bastoncini magnetici)

ATTIVITA’ DELL’INSEGNANTE

L’insegnante utilizzando la presentazione 6_b Enclosure.ppt riprende la struttura molecolare dei solidi.
La spiegazione è a livello dell’infinitamente piccolo ogni cristallo è formato da atomi che hanno un’architettura regolare. L'ipotesi è dunque quella che un corpo cristallino esternamente ordinato sia, infatti, caratterizzato anche da un ordine interno.
Se si rappresenta la disposizione degli atomi in un solido, mantenendo le esatte dimensioni nella scala del disegno, essi si nascondono a vicenda (fig.c).
Per avere un’immagine più chiara i modelli, che rappresentano la distribuzione atomica, sono costituiti da sfere poste dove si presuppone siano i centri degli atomi, collegate da linee che facilitano la visione e costruzione della struttura cristallina (fig.d).
La possibile errata considerazione da evitare è pensare che le sfere siano separate.
Si possono illustrare, con la presentazine 6_b Enclosure.ppt, modelli di reticoli:

sistema cubico


sistema esagonale


Il sistema esagonale si può originare per unione di tetraedri (piramide a base triangolare con facce tutte uguali)




Costruzione del reticolo di salgemma (NaCl) usando pongo e stuzzicadenti (fig.e) o il kalamyt (fig. f)



Il salgemma è formato da atomi di cloro e sodio; gli atomi si dispongono alternati così da costruire un cubo. La struttura cubica è ripetuta nello spazio e forma un reticolo.
Con pongo rosso si formano delle palline, di diametro non più di quasi mezzo cm, che rappresentano il sodio e delle palline verdi un po’ più grandi che rappresentano il cloro.
Si uniscono palline rosse a verdi con stuzzicadenti o bastoncini da spiedino formando prima un quadrato e poi costruendo un cubo.
Si accresce il reticolo costruendo cubi uno accanto all’altro e uno sopra l’altro. Si cerca di riprodurre piani di sfaldatura non regolari.

La fig.d rappresenta la “cella elementare” del salgemma, che ripetuta nello spazio forma il reticolo.
L’aspetto caratteristico di un cristallo è detto “abito”.
Si dimostra che l'ordine interno persiste anche in assenza d’aspetto esterno ordinato (o simmetrico).



ATTIVITA’ DEGLI ALUNNI

Gli alunni seguono l’insegnante nella spiegazione della relazione tra forma esterna e struttura interna e costruiscono il reticolo di salgemma.