L'anno dei cristalli

Il 2014 era l'Anno internazionale della cristallografia, la scienza che studia come gli atomi si dispongono nelle tre dimensioni, formando in strutture regolari. I cristalli sono più comuni di quanto si pensi: si trovano sottoterra, nella neve, nelle cellule e persino nel caffè. Eccone alcuni particolarmente interessanti.

Coloratissimi cristalli di quarzo raccolti nel parco nazionale della cascate di Augrabies, nella regione settentrionale del Sudafrica.
Il fiume Orange, che forma la spettacolare caduta d'acqua, è noto anche per i suoi depositi alluvionali di diamanti, che secondo la leggenda si depositerebbero proprio alla base delle cascate.

Diamanti grezzi da un carato, provenienti dall'Angola. I diamanti sono costituiti da un reticolo cristallino di atomi di carbonio, disposti secondo una conformazione ottaedrica. L'eventuale colorazione è determinata da anomalie nella struttura o da impurità. Il giallo, per esempio, è spesso dovuto dalla presenza di azoto.

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Composta da ferro e zolfo, la pirite è molto diffusa in Italia, soprattutto nelle regioni del Centro che ospitano miniere non più utilizzate. Il nome deriva dal greco pyros (fuoco), perché questo minerale produce scintille se percosso con un metallo. Per via del colore fra il giallo e l'arancio, in passato la pirite era chiamata anche “oro degli stolti”.

Selene era la dea greca della Luna. E la selenite, che qui è blu perché illuminata dai raggi ultravioletti, ha in natura proprio il colore iridescente del nostro satellite.
Questo minerale è costituito da solfato di calcio, come il gesso (infatti si chiama anche gesso secondario). Gli atomi però sono disposti a strati, a formare delle lamine sottili e semitrasparenti.

Un cristallo di progesterone, ormone femminile fondamentale nelle prime fasi della gravidanza, quando prepara le pareti dell'utero ad accogliere l'embrione. Molte molecole biologiche possono essere cristallizzate per essere studiate meglio al microscopio, oppure con i raggi X.

Cristalli di caffeina al microscopio polarizzatore, strumento che permette di apprezzare le caratteristiche strutturali delle molecole, pur senza giungere a ingrandimenti forti come quelli dei microscopi elettronici. I cristalli di caffeina hanno una forma allungata e, osservati a occhio nudo, sono incolori.

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La dopamina, neurotrasmettitore cerebrale che svolge una funzione chiave nei circuiti del piacere. Questa molecola è stata sintetizzata per la prima volta nel 1910 da due chimici inglesi, ma solo nel 1958 si è scoperto il suo ruolo fondamentale nella trasmissione degli impulsi nervosi.

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Cristalli di tiroxina, un ormone prodotto dalla tiroide e rilasciato nel circolo sanguigno. La tiroxina ha l'effetto di stimolare il metabolismo, aumentando il consumo di ossigeno, favorendo la sintesi di nuove proteine e accelerando l'utilizzo di zuccheri e lipidi. Se la tiroide non ne produce abbastanza, la tiroxina in forma cristallina è somministrata come medicinale.

I fiocchi di neve possono essere costituiti da un unico cristallo di ghiaccio, oppure formarsi in seguito all'aggregazione di microcristalli. La forma dipende dalle condizioni di umidità e temperatura presenti nelle immediate vicinanze, al momento della formazione. Per questo, la conformazione delle braccia è estremamente variabile. La struttura di base è però sempre esagonale, perché questa è la simmetria iniziale di un singolo cristallo di ghiaccio.

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Le forme della natura

Il saccarosio, normale zucchero da cucina. Chimicamente è costituito da una molecola di glucosio e una di fruttosio, unite fra loro. La forma cristallina è quella che permette di conservare a lungo il composto; la sua facilità nello sciogliersi, anche a temperatura ambiente, ne ha favorito il largo utilizzo. Subito dopo la cristallizzazione lo zucchero è di colore brunastro; lo sbiancamento prevede l'eliminazione delle fibre vegetali residue.

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Cristalli di sale marino su un'alga. Sebbene qui non sia ancora raffinato, il sale (o cloruro di sodio) mantiene la stessa struttura di base fino alle nostre tavole. I cristalli sono composti da cubi ai cui vertici si alternano ioni sodio, carichi positivamente, e ioni cloruro, portatori di una carica negativa.

Coloratissimi cristalli di quarzo raccolti nel parco nazionale della cascate di Augrabies, nella regione settentrionale del Sudafrica.
Il fiume Orange, che forma la spettacolare caduta d'acqua, è noto anche per i suoi depositi alluvionali di diamanti, che secondo la leggenda si depositerebbero proprio alla base delle cascate.