Silicato

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Basalto con olivino , Big Island, Hawaii.

Los silicatos son la clase de minerales caracterizados por la presencia del grupo tetraédrico (SiO 4 ) 4- . El nombre de silicatos fue adoptado por primera vez por el químico sueco Jöns Jacob Berzelius .

El oxígeno y el silicio son los elementos más abundantes en la corteza terrestre (46,6% y 27,7% en peso, respectivamente) y esto hace que los silicatos sean los minerales más comunes en la Tierra (más del 90%). Estos ocurren dentro de rocas ígneas , metamórficas y sedimentarias. [1]

Estructura general

El silicio y el oxígeno están dispuestos en una estructura tetraédrica ( poliedro de cuatro coordinaciones), en el centro del cual hay un ion de silicio (más pequeño que los átomos de oxígeno) y en la parte superior hay cuatro iones de oxígeno. Según el concepto de electronegatividad de Pauling , el enlace entre el silicio y el oxígeno es 50% iónico y 50% covalente . [1]

Estructura del tetraedro de silicato.

Dado que el número de oxidación del silicio es +4 y el del oxígeno es -2, en general cada tetraedro tiene un exceso de carga negativa (-4). La fuerza de cada enlace Si-O individual es igual a la mitad de la energía de enlace total disponible en el ion oxígeno. Por lo tanto, cada uno de estos tiene el potencial de unirse a otro ión de silicio y participar en otro tetraedro, conectando así los tetraedros a través del oxígeno compartido o el oxígeno puente. El silicio en la estructura puede ser reemplazado por aluminio (entonces hablamos de aluminosilicatos ). [1]

Clasificación de silicatos

Inicialmente, los silicatos se clasificaron en función de las características físicas, como la forma cristalina y la escisión . Sin embargo, esta clasificación no estaba de acuerdo con la química, que consideraba estos minerales como sales de una serie de ácidos silícicos, en gran parte hipotéticos. [2]

Gracias a Machatschki y Bragg en 1930 (tras el descubrimiento de los rayos X en 1912) se propuso una clasificación basada en la estructura cristalina y específicamente en el modo de concatenación de los tetraedros de (SiO 4 ) -4 . [2]

Olivino.

Los tetraedros pueden existir aislados o unidos entre sí. Se distinguen según el número de vértices en común entre los tetraedros (SiO 4 ) −4 (0,1,2,3 o 4). La red cristalina de cada silicato y la cantidad y tipo de metales presentes en él dependen de esto: [3]

  • Nesosilicatos : tetraedros aislados. El grupo base tiene la fórmula química (SiO) -4 . Una consecuencia de la estructura es que generalmente no hay descamación. Los granates y el olivino forman parte de este grupo (no reconocido por IMA como mineral por ser un término intermedio de la serie forsterita-fayalita), cuyas fórmulas químicas son respectivamente X 3 Y 2 (SiO 4 ) 3 y (Mg, Fe) 2 SiO 4.
  • Sorosilicatos : pares de tetraedros unidos entre sí. El grupo base tiene la fórmula química (Si 2 O 7 ) −6 . Las hemimorfitas (Zn 4 (Si 2 O 7 ) (OH) 2 (H 2 O)) y las epidotas (Ca 2 (Fe, Al) Al 2 O (SiO 4 ) (Si 2 O) pertenecen a este grupo 7 ) (OH )).
  • Ciclosilicatos : tetraedros unidos por anillos. Para los anillos de seis tetraedros tenemos berilo (Be 3 Al 2 (Si 6 O 18 )) y turmalina (Na, Ca) (Li, Mg, Al) - (Al, Fe, Mn) 6 (BO 3 ) 3 - [Si 6 O 18] (OH) 4.
  • Inosilicatos : cadenas simples ( piroxeno ) o dobles ( anfíbol ) de tetraedros. Las fórmulas generales son XYZ 2 O 6 y W 0-1 X 2 Y 5 Z 8 O 22 (OH, F) 2 .
  • Filosilicatos : planos de tetraedros, donde cada tetraedro comparte 3 oxígenos, que forman planos delgados (láminas). El silicato más extendido de este grupo es la mica ; mica son moscovita , fórmula KAl 2 (AlSi 3 O 10 ) (OH) 2 , también llamada mica blanca, y biotita , fórmula K (Mg, Fe) 3 AlSi 3 O 10 (OH) 2 , también llamada mica negra. Otro subgrupo de la familia de los filosilicatos son los minerales de arcilla , que incluyen talco , fórmula Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2 y caolinita , fórmula Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4.
  • Tectosilicatos : una red tridimensional, donde cada tetraedro comparte 4 oxígenos. Este grupo incluye feldespato , que incluye ortoclasa , fórmula KAlSi 3 O 8 , anortita , fórmula CaAl 2 Si 2 O 8 , albita , fórmula NaAlSi 3 O 8 y cuarzo SiO 2 . Además del silicio y el oxígeno, a menudo hay elementos asociados, como aluminio, calcio , hierro , magnesio y manganeso .
El cuarzo es un tectosilicato, con composición química SiO 2 .

Formación (minerogénesis)

Las modalidades de formación o ( minerogénesis ) son: [4]

Inclusión de ópalo, Queensland, Australia.
  • Estadio ortomagmático, se origina: olivino, piroxenos, anfíboles, micas, feldespato, feldespato y cuarzo.
  • Etapa pegmatítico-pneumatolítica, formada principalmente: turmalina, topacio , berilo, circón .
  • Etapa hidrotermal, algunos minerales arcillosos son típicos, especialmente del grupo caolinita, zeolitas , ópalo y cuarzo.

Propiedades físicas

Las características de dureza y descamación no varían continuamente de la clasificación anterior. Se pueden considerar dos grupos: el primero formado por Neso-, Soro-, Ciclo- y Tectosilicatos, en los que los tetraedros están dispuestos sin preferencias direccionales; el segundo formado por inofilosilicatos y filosilicatos en los que, en cambio, hay un desarrollo direccional neto. [4]

Olivino bajo luz polarizada.

En los silicatos del primer grupo, la escisión generalmente no está presente o no es fácil, mientras que la dureza es alta (entre 5 y 8). Los minerales del segundo grupo muestran una fácil escisión, a veces perfecta, con valores de dureza variables (entre 1 y 6) según el andamio de silicato. [2] El peso específico en los silicatos, por regla general, está entre 3-4, excepto para los filosilicatos que cae por debajo de 3. [3]

Óptica

En cuanto a las propiedades ópticas, se encuentra que los índices de refracción disminuyen pasando de neso- a tectosilicatos; la birrefringencia, por otro lado, tiene valores modestos para neso-, soro-, ciclo- y tectosilicatos, y valores más altos para ino- y filosilicatos. [4]

Nota

  1. ↑ a b c C. Klein, Capítulo 11 , en Mineralogy , primera edición italiana, Zanichelli, págs. 417-418.
  2. ^ a b c C. Cipriani y C. Garavelli, Cristalografía química y mineralogía especial , USOS, 1994, págs. 197-200.
  3. ↑ a b C. Klein, Capítulo 12 , en Mineralogy , primera edición italiana, Zanichelli, pp. 458-524.
  4. ^ a b c Silicatos , en Treccani . Consultado el 4 de diciembre de 2018 .

Bibliografía

  • Cornelis Klein, Mineralogy, Zanichelli, primera edición italiana

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