Silicatos

SILICATOS: Clasificación estructural

TOMÁS LASARTE ESTEBAN

Castellón de la Plana 2016

1

Nesosilicatos: Se caracterizan por la independencia de sus grupos . Las cuatro valencias libres se saturan con 2Mg2+ por ejemplo.

No presentan ningún átomo de oxígeno en común ya que su unión se realiza por medio de cationes divalentes, los cuales se disponen entre dos átomos pertenecientes a dos tetraedros.

En todos los casos los átomos de oxígeno están de tal modo apretados, que considerados ellos solos forman un empaquetamiento denso de esferas.

4 + Silicio

oxígeno apical

4 cargas positivas con 8 negativas generan un déficit de 4 -: Cationes que pueden entrar a compensar las 4 cargas negativas (Fe, Mg, Ca, Al, Mn....)

=

2 - Oxígeno

4+ borde con óxido de hierro

=

= = Perfil

Planta

sección observada a microscopio, paralela a (100)

Estructura del Olivino capa superior

=

=

=

=

= 4+

= =

= =

=

=

= 4+

4+

Mg, Fe

=

4+

=

4+

=

=

4+

=

4+

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

capa inferior

Olivino : [SiO4]4 - (Mg, Fe)2

Granates: cúbicos

Rómbico

 G ro s u la ria C a 3 A l2 [S iO 4 ]3 c a´lc ic o   A n d ra d ita C a 3 Fe 2 [S iO 4 ]3 c a´lc ic o fe´rric o    P iro p o Mg 3 A l2 [S iO 4 ]3 a lu m í n ic o m a g n e´s ic o    A lm a n d in a Fe 3 A l2 [S iO 4 ]3 a lu m ín ic o fe´rric o : c o m u´n  E s p e s a rtin a Mn A l [S iO ] a lu mí n ic o m a n g a n e´s ic o  3 2 4 3  Uv a ro v ita [S iO 4 ]3 C a 3 C r2 c ro´m ic o c a´lc ic o  

Titanita : Ca Ti[ O | SiO4]4Andalucita : Al2[ O | SiO4]4Sillimanita : Al2[ O | SiO4]4Distena : Al2 [ O | SiO4]4Topacio : Al2 [ F2 | SiO4]4Estaurolita :Al Fe2 O3(OH)· 4Al2 [ O | SiO4]4Circón : Zr [SiO4]42

Monoclínico Rómbico Rómbico Triclínico Rómbico Rómbico Tetragonal

Nesosilicatos Olivino

Granate (Piropo)

Andalucita

Sillimanita

Distena (Cianita)

Características 4-

Composición: [SiO4] (Mg, Fe)2 Sistema: rómbico Colores: verde oliva Hábitos: agregados cristalinos y granos Brillos: vítreo Exfoliación: --Rayas: blanca Dureza: 6,5 - 7 P. e. : 3,27 - 4,37 Composición: Mg3Al2[SiO4]3 Sistema: cúbico Colores: rojo sangre Hábitos: granos redondeados Brillos: vítreo a graso Exfoliación: -Rayas: blanca Dureza: 6,5 - 7,5 P. e. : 3,5 - 4,3 4Composición: Al2[ O | SiO4] Sistema: rómbico Colores: incoloro(rojo carne, verde oliva, blanco) Hábitos: prismas columnares Brillos: vítreo Exfoliación: -Rayas: blanca Dureza: 7,5 P. e. : 3,16 - 3,20 4Composición: Al2[ O | SiO4] Sistema: rómbico Colores: gris pardo claro, verde pálido.

Hábitos: prismático Brillos: vítreo a graso Exfoliación: desigual Rayas: blanca Dureza: 6 - 7 P. e. : 3,23 4Composición: Al2[ O | SiO4] Sistema: triclínico Colores: azul Hábitos: agregados hojosos Brillos: vítreo Exfoliación: perfecta (100) Rayas: blanca Dureza: 5 paralela a c y 6 -7 perpendicular P. e. : 3,55 - 3,66

3

Aplicación  Joyeria  Arena refractaria industria de la fundición

para

 

Gemas Abrasivos por su dureza

  

Bujías de motor Porcelanas Gema cuando es blanca



Porcelana



Bujías y porcelanas refractarias

la

Circón (Zircón)

Topacio

Estaurolita

Composición: Zr [SiO4]4Sistema: tetragonal Colores: pardo, gris, verde, rojo.

Hábitos: cristales y granos irregulares.

Brillos: adamantino Exfoliación: imperfecta según (110) Rayas: incolora Dureza: 7,5 P. e. : 4,68 4Composición: Al2 [ F2 | SiO4] Sistema: rómbico Colores: incoloro (blanco, amarillo, azul, violeta, verde..)

Hábitos: prismático.

Brillos: vítreo Exfoliación: perfecta (001) Rayas: blanca Dureza: 8 P. e. : 3,49 - 3,57 Composición: Al Fe2 O3(OH)· 4Al2 [ O |

SiO4]4-

Sistema: monoclínico Colores: pardo rojizo a negro Hábitos: prismas seudorrómbicos Brillos: vítreo Exfoliación: buena según (010) Rayas: blanca Dureza: 7 - 7,5 P. e. : 3,65 - 3,77

4

 Gema (cuando es transparente)  Es una mena de óxido de circonio que es una de las sustancias más refractarias que se conocen.



Gema



Las maclas como amuleto.

Sorosilicatos:

6-

"Dobles". Grupo estructural : [Si2O7] . Polimerización 1

En los sorosilicatos, un par de tetraedros comparten un vértice, formando un grupo de dos tetraedros dando una estructura de tipo [Si2O7]6-. Un oxígeno es compartido por dos silíceos simultáneamente, dando origen a una polimerización de los tetraedros.

SOROSILICATOS 4 + Silicio

= =

=

2 - Oxígeno

14 cargas negativas y 8 positivas generan un deficit de 6 -: Los cationes que pueden entrar a compensar las cargas negativas (6-) pueden ser, Fe, Ca, Al, Mg, Zn…

4+ = 4+ = =

=

Hemimorfita : Zn4[ (OH)2 | Si2O7]6- · H2O Epidotas : Ca2 (Fe3, Al)Al2 [ O | OH | SiO4 | Si2O7]6Zoisita :Ca2 Al3[O | OH| SiO4 | Si2O7 ] Vesubiana (Idiocrasa) : Ca10 (Mg,Fe)2Al4 [ (OH)4 | (SiO4 )5 | (Si2O7)2]

5

Rómbica Monoclínica Rómbico Tetragonal

SOROSILICATOS

Epidotas

Vesubiana (Idocrasa)

Hemimorfita

Zoisita

Composición: Ca2 (Fe3, Al)Al2 [ O | OH | SiO4 |  Si2O7]6Sistema: Monoclínico Colores: incoloro (verde pistacho, amarillento, negro verdoso).

Hábitos: columnar Brillos: vítreo Exfoliación: perfecta (001) Rayas: blanca Dureza: 6 - 7 P. e. : 3,37 - 3,50

Gema

Composición: Ca10 (Mg, Fe)2 Al4 ( SiO4)5  (Si2O7)2 (OH)4 Sistema: tetragonal Colores: pardo, verdoso, amarillo, rojo, azulado.

Hábitos: columnar Brillos: vítreo Exfoliación: imperfecta (110) Rayas: blanca Dureza: 6,5 P. e. : 3,27 - 3,45 Composición: Zn4 (Si2O7) (OH)2 · H2 O  Sistema: rómbico Colores: incoloro (blanco, azulado, pardo) Hábitos: tabular Brillos: vítreo Exfoliación: perfecta según (110) Rayas: blanca Dureza: 4,5 -5 P. e. : 3,4 - 3,5  Composición: Ca2 Al3 O (SiO4 ) (Si2 O7) (OH) Sistema: rómbico Colores: incoloro (blanco, grisáceo, verdoso, amarillento) Hábitos: columnar Brillos: vítreo Exfoliación: perfecta según (010) Rayas: blanca Dureza: 6 - 6,5 P. e. : 3,25 - 3,38

Piedra semipreciosa

6

Mena de cinc

Joyeria

Ciclosilicatos : "Anillos"

[ Si3O9 ]6 - [ Si4O12 ]8 - [ Si6O18 ]12 -

Grupos estructurales :

Polimerización 2 Son silicatos con anillos formados por : 6-

. tetraedros formando triángulos : [ Si3O9 ] ; 8 . tetraedros formando cuadriláteros: [ Si4O12 ] - ; 12 . tetraedros formando hexágonos: [ Si6O18 ] - ;

Si/O = 3/9 Si/O = 4/12 Si/O = 6/18

1/3 1/3 1/3

Por aumento del grado de polimerización cada tetraedro comparte dos vértices con otros tantos vecinos.

En este tipo de silicatos, por cada silicio, el número de oxígenos correspondientes es tres. Los tetraedros unidos por dos vértices forman anillos cerrados que constan de un número finito de tetraedros.

CICLOSILICATOS

4 + Silicio 2 - Oxígeno

=

Oxígeno apical =

=

= =

=

= =

=

=

=

= =

12 + Déficit de 6 18 -

=

=

=

= Benitoita

=

=

16 + Déficit de 8 24 -

=

= Pagodita =

=

=

=

=

24 + 36 -

=

=

Déficit de 12 -

=

= =

=

=

=

=

=

= =

Berilo (Be, Al)

Cordierita (Mg, Al)

= Turmalina (Na, Mg, Fe, B, Al)

Berilo : Al2Be3[Si6O18] Turmalinas : (Na, Ca)(Li, Mg, Al)(Al, Fe, Mn) 6- (BO3 )3 (Si6 O18 ) (OH)4 Cordierita : Mg2Al3[AlSi5O18] Dioptasa : Cu6[Si6O18] .6H2O Axinita : Ca2 (Fe, Mn)Al2 [BO3 OH | Si4O12]

7

Hexagonal Trigonal Rómbico Trigonal Triclínico

CICLOSILICATOS

Berilo

Turmalinas

Cordierita

Composición: Al2Be3[Si6O18] Sistema: hexagonal Colores: verde (esmeralda), rosa (margarita), verde mar (agua marina) Hábitos: prismas hexagonales, masas columnares Brillos: vítreo Exfoliación: -Rayas: blanca Dureza: 7,5 - 8 P. e. : 2,7 Composición: : (Na, Ca)(Li, Mg, Al)(Al, Fe, Mn)6- (BO3 )3 (Si6 O18 ) (OH)4 Sistema: trigonal Colores: negro (chorlo), rojo (rubelita) variado.

Hábitos: prismas columnares con estrías, columnares.

Brillos: vítreos Exfoliación: no tiene Rayas: blanca Dureza: 7 - 7.5 P. e. : 3 - 3.25 Composición: : Mg2Al3[AlSi5O18] Sistema: trigonal Colores: azulado, amarillento o verde pardusco.

Hábitos: prismas rómbicos, masas vítreas Brillos: vítreo Exfoliación: -Rayas: blanca Dureza: 7 - 7,5 P. e. : 2,65

8

Obtención de berilio empleado en rayos X

Decoración y joyería

Joyería la variedad azul

INOSILICATOS:

4-

"Cadenas". Grupo estructural : [Si2O6]

y [Si4O11]6 -

Polimerización 2 y 3

Los tetraedros comparten 2 vértices como en el caso anterior, pero dan lugar a la formación de cadenas infinitas sencillas o dobles, alineadas según una dirección espacial. Donald - Bloss los divide en dos grupos: 4Ej: Piroxenos : Metasilicatos (cadenas simples) [Si2O6] Polimerización 2 La base estructural de los tetraedros durante el enfriamiento magmático es en forma de radical [Si2O6]4 - pero al ser el enfriamiento tardío se unen compactamente formando una cadena unidos por un oxígeno, unos tras otro. .. Ortopiroxenos : Enstatita Mg2 [Si2O6 ] Broncita (Mg,Fe)2 [Si2O6 ] Hiperstena (Fe,Mg)2 [Si2O6 ] Ferrosilita Fe SiO3 Ortoaugita MgCa (con Al y Fe) [Si2O6 ] .. Clinopiroxeno :

Diopsido CaMg [ Si2O6] Hedembergita CaFe [Si2O6 ] Dialaga (Ca,Mg,Fe2,Fe3) [ Si2O6] Clinoaugita (Ca,Mg,Fe2,Fe3 ...)2 [Si2O6 ] Espodumena LiAl [Si2O6] Jadeita Na Fe3 [Si2O6] Egirina NaFe3 [Si2O6 ]

Piroxenoides: Hay un número de silicatos minerales que tienen como los piroxenos, una relación Si : O = 1 : 3, pero que no tienen la estructura de estos. En los piroxenoides la geometría de las cadenas no es del tipo simple que se extiende indefinidamente. En la wollastonita, la repetición más pequeña de la cadena consta de tres tetraedros retorcidos sobre sí mismos. Debido a la menor simetría de las cadenas, las estructuras de los piroxenos son triclínicas. Wollastonita, rodonita, pectolita

Wollastonita Ca SiO3

.. Triclínicos : Ej.: Anfíboles : Inosilicatos (cadenas dobles)

[Si4O11]6 -

Polimerización 2 y 3

6 -

La base estructural es el radical [Si4O11] en dobles cadenas que se van formando por los iones que entran en las estructuras. Suceden a los piroxenos en el sucesivo enfriamiento del magma, lo que hace que los grupos de tetraedros se agrupen más y formen cadenas dobles. .. Monoclínicos :

Tremolita [Si4O11]6Actinolita [Si4O11]6Hornblenda [Si4O11]6Glaucofana [Si4O11]6Riebeckita [Si4O11]6Antofilita [Si4O11]6Cummingtonita [Si4O11]6-

*Cálcicos:

*Sódicos : .. Rómbicos :

Tanto los piroxenos como los anfíboles son cadenas alargadas según el eje c unidos por los cationes de Ca, Na, Mg, Fe, Li, por lo que son químicamente similares, pero sus dimensiones difieren según el eje b.

Los anfíboles son dobles que los piroxenos y debido a su estructura tiene exfoliación paralela a la cadena.

9

Estructura piroxenos (cadena simple) PIROXENOS - METASILICATOS 4 + Silicio =

2 - Oxígeno Oxígeno apical

Cadena simple

=

=

Deducción grupo estructural

=

= 8+ 412 -

= =

= -

Eje c

= = = = = = =

Sección de la augita. Exfoliación paralela al eje “c” = 93º 87º

= = = =

Piroxenos

Enstatita

Broncita

Composición: Mg2 [Si2O6] 0 - 5% FeO Sistema: rómbico Colores: incoloro (blanco, gris, verdusco) Hábitos: prismático Brillos: vítreo - nacarado Exfoliación: buena (210) Rayas: blanca, algo grisácea Dureza: 5 - 6 P. e. : 3,1 - 3,25 Composición: (Mg, Fe)2 [Si2O6] 5 - 15% FeO Sistema: rómbico Colores: pardo verdoso Hábitos:tabular Brillos: vítreo a metálico sedoso Exfoliación: buena (210) Rayas: blanca pardusca Dureza: 5 - 6 P. e. : 3,2 - 3,35

10



Gema



Gema

Hiperstena

Diopsido

Espodumena

Augita

Jadeita

Composición: Mg2 [Si2O6] 15 -50 % FeO Sistema: rómbico Colores: negro a verde Hábitos: tabular Brillos: vítreo a metalizado Exfoliación: buena (210) Rayas: gris Dureza: 5 - 6 P. e. : 3,35 - 3,80 Composición: CaMg [ Si2O6] Sistema: monoclínico Colores: verde o gris amarillento Hábitos: prismático, radial, columnar, masivo Brillos: resinoso o mate Exfoliación: -Rayas: blanca o verde grisácea Dureza: 5 a 6 P. e. : 3,3 Composición: : LiAl [Si2O6] Sistema: monoclínico Colores: blanco con tonalidades Hábitos: prismático, tabular, masivo Brillos: vítreo, algo nacarado en exfoliación Exfoliación: si Rayas: blanca Dureza: 6,5 a 7 P. e. : 3,2 Composición: (Ca, Mg, Fe2, Fe3 )2 (Si, Al)2 O6 Sistema: monoclínico Colores: incoloro (verde puerro a negro) Hábitos:columnar.

Brillos: vítreo Exfoliación: perfecta (110) Rayas: blanca - grisácea con matiz verdoso Dureza: 5,5 - 6 P. e. : 3,23 - 3,52 Composición: NaAl Si2O6 Sistema: monoclínico Colores: verde Hábitos: granular, agregado macizo compacto Brillos: vítreo débil Exfoliación: --Rayas: blanca Dureza: 6 - 6,5 P. e. : 3,24 - 3,43



Gema



Ninguno característico

 Joyería  Obtención de litio y sus sales



Gema

 Ornamental  Fue empleada para fabricar armas y herramientas.

PIROXENOIDE

Wollastonita

Composición: : Ca SiO3 Sistema: triclínico Colores: blanco, amarillo, rojo o pardo Hábitos: masivo, fibroso u hojoso Brillos: sedoso o vítreo Exfoliación: -Rayas: blanca Dureza: 4,5 - 5 P. e. : 2,85 11



Cerámica

Estructura anfíboles

ANFIBOLES - INOSILICATOS =

= =

=

= =

oxígeno apical

= -

= =

2 - Oxígeno

=

=

=

4 + Silicio

=

-

16 + 22 -

=

6-

=

=

=

= =

-

Deducción del grupo estructural

=

Eje c

=

Hornblenda

-

Exfoliación prismática paralela al eje “c”

56º 124º

Cadenas dobles

12

INOSILICATOS: ANFÍBOLES 6-

Actinolita

Hormblenda

Composición: [Si4O11] de Mg y Fe hidratado Sistema: monoclínico Colores: negro o verde Hábitos: masa fibrosa muy típica Brillos: vítreo Exfoliación: -Rayas: blanca o verdosa Dureza: 5 - 6 P. e. : 3 6Composición: :[Si4O11] de Fe, Mg, Al, Ca, Na hidratado.

Sistema: monoclínica Colores: verde oscuro a negro Hábitos: prismáticos, implantados.

Brillos: vítreo Exfoliación: -Rayas: verde grisácea Dureza: 5 a 6 P. e. : 2,9 - 3,4 Composición: Na2 Fe32+, Fe2 3+ Si8

 Piedra ornamental  La variedad asbesto para trajes antiinflamatorios.



Ninguno determinado



Asbesto (variedad crocidolita)

O22 (OH)2 Riebeckita

Sistema: monoclínico Colores: azul oscuro a tonos verdosos.

Hábitos: acicular, columnar Brillos: vítreo Exfoliación: perfecta (110) Rayas: blanca a gris azulada Dureza: 5,5 - 6 P. e. : 3,02 - 3,42

13

Filosilicatos: "Planos". Grupo estructural: [Si2 O5

]2 - Polimerización 3

Serpentina, micas.

Nombre derivado del griego, phyllon = hoja. Todos los miembros de este grupo tienen hábito hojoso o escamoso y una dirección de exfoliación dominante. Son por lo general blandos de peso específico relativamente bajo y las laminillas de exfoliación pueden ser flexibles e incluso elásticas. Todas estas peculiaridades derivan del predominio en la estructura de la hoja Silicio - Oxígeno (capa tetraédrica) de extensión indefinida.

Tres de los cuatro oxígenos de cada tetraedro están compartidos con los tetraedros vecinos, resultando una relación Si/O = 2 : 5.

Los silicatos formados por unión de tetraedros de manera que constituyen redes planas bidimensionales con retículo hexagonal.

FILOSILICATOS Deducción del grupo estructural

[Si2 O5 ]2-

4 + Silicio Oxígeno 2 -

CAPA TETRAÉDRICA

3 amstrong

Perfil

[Si O4]4-

Figura 1

tetraedro aislado

14

CAPA OCTAÉDRICA Forman dos hojas de iones OH- coordinados por iones Mg o Al en empaquetamiento hexagonal muy compacto. Los iones OH- pueden ser considerados como ocupando los vértices de un octaedro regular)

OH

OH

OH

(OH)6 Mg3

Capa de brucita (OH)2Mg

Capa trioctaédrica

OH OH

OH OH

OH

OH

(OH)6Al2

Capa dioctaédrica

Capa gibbsita OH OH

(OH)3Al

OH

Hidroxilos (OH)

Magnesio

Aluminio

4 amstrong

Perfil Figura 2

Los octaedros se unen compartiendo aristas

15

CAPA OCTAÉDRICA: Los cationes de la capa octaédrica pueden ser divalentes o trivalentes: Octaédrica de Mg : BRUCITA O TRIOCTAÉDRICA:



Cuando los cationes son divalentes, por ejemplo, Mg 2+ o Fe2+, la capa posee la geometría de la Brucita Mg3 (OH)6 ; Mg (OH)2. Si un Mg2+ está coordinado con 6 OH- , como cada OH- es compartido por tres octaedros: 6 x 1/3 = 2 OH- cada Mg2+.



La estructura de la brucita consta de Mg2+ coordinado octaédricamente al (OH) -, con los octaedros compartiendo las aristas, que forman una capa. Como cada grupo (OH)- es compartido por tres octaedros contiguos, los enlaces Mg2+ a (OH)- poseen una v. e = 1/3 . Con tres de estos enlaces (3 x 1/3 = 1 ) el grupo (OH)- se neutraliza. Por esta razón las capas de la estructura de la brucita se mantienen unidas únicamente por enlaces residuales débiles. * Cada posición catiónica está ocupada. En esta capa se originan seis enlaces de Mg2+ , cada uno con v.e. = 2/6 = 1/3. Tres de tales enlaces irradian de cada oxígeno o grupo (OH), neutralizando así la mitad de la carga del oxígeno y toda la del OH. De una capa donde cada oxígeno o grupo OH está rodeado por tres cationes, como en la brucita, Mg (OH)2, de dice que posee una estructura trioctaédrica.



La Brucita, Mg (OH)2, está formada por dos láminas de OH, entre las cuales el Mg está coordinado en octaedros. Esto puede simbolizarse en la forma, Mg3

Capa trioctaédrica

(BRUCITA)

Son capas formadas por octaedros cuyos vértices están ocupados por hidroxilos (OH) 1/3 OH 1/3 OH Hidroxilos (OH)

(OH)6Mg3

1/3 OH Capa de brucita

2+

Magnesio (Mg)

1/3 OH -

1/3 OH 1/3 OH -

Cada vértice es compartido por tres octaedros

16

(OH)2Mg

Octaédrica de Al: GIBBSITA O DIOCTAÉDRICA:



La estructura de la Gibbsita Al2 (OH)6; Al (OH)3 , es en principio idéntica a la de la brucita, excepto en que , a causa de los requisitos de la carga, 1/3 de las posiciones de los cationes coordinados octaédricamente están en ellos vacantes. * Cuando los cationes de la capa octaédrica son trivalentes, el balance de carga se mantiene cuando una de cada tres posiciones catiónicas está desocupada. Esta estructura en capas, en la cual cada oxígeno o grupo OH está rodeado solo por dos cationes, se llama dioctaédrica.



El tipo de estructura de la brucita se denomina trioctaédrico (cada grupo OH - está rodeado de tres posiciones ocupadas octaédricamente).



El tipo de estructura de la gibbsita se denomina dioctaédrico (solo 2 de las tres posiciones de los cationes coordinados octaédricamente están ocupadas).



La Gibbsita, Al (OH)3, está formada por dos láminas de OH, entre las cuales el Al está coordinado en octaedros. Esto puede simbolizarse en la forma, Al2

Capa dioctaédrica (GIBBSITA) Son capas formadas por octaedros cuyos vértices están ocupados por hidroxilos (OH) 1/3 OH -

Hidroxilos (OH)

1/3 OH -

1/3 OH Aluminio (Al)

Capa gibbsita (OH)6Al2 (OH)3Al

3+

1/3 OH -

1/3 OH 1/3 OH -

Cada vértice es compartido por tres octaedros

La mayor parte de los miembros de los filosilicatos son portadores de hidroxilos y tienen los grupos (OH)localizados en el centro de los anillos senarios de tetraedros, a la misma altura que los oxígenos de los vértices no compartidos en los tetraedros de SiO 4.

Cuando los iones, externos a la hoja de Si 2O5, están enlazados a las hojas, se encuentran coordinados con dos oxígenos y un OH. El tamaño del triángulo entre dos oxígenos y un (OH) es aproximadamente el mismo (pero no idénticos) a la cara triangular de un octaedro XO6 (en donde X es comúnmente Mg o Al). Esto significa que es posible enlazar a una red regular de oxígenos apicales y grupos (OH) de composición (Si2 O5OH)3- una lámina de octaedros regulares, donde cada octaedro está inclinado sobre uno de sus lados triangulares. Cuando estas láminas tetraédricas y octaédricas están unidas se obtiene la geometría general de las estructuras de la antigorita o caolinita.

17

1) T - O =

T:

7 amstrong

Hoja tetraédrica:

[Si2 O5]2-

+ OH- centro anillo senario = (Si2 O5OH)3-

O: Hoja octaédrica: Mg3 (OH)6 (trioctaédrica) ó Al2 (OH)6 (dioctaédrica) Si reemplazamos dos de los grupos (OH)- en un lado de una capa de brucita por dos oxígenos apicales de una hoja Si2O5 , obtenemos Mg3 . Si 2 O5 OHlibre en el centro OH 3 Esto significa que el otro lado de la estructura de la brucita no está conectado a una hoja de Si2O5. Esta estructura corresponde a la antigorita Mg3Si2O5(OH)4. La estructura equivalente con una hoja dioctaédrica es la caolinita, Al2Si2O5(OH)4. En resumen, las estructuras de la antigorita y la caolinita están formadas por una hoja tetraédrica "t" y una hoja octaédrica "o" dando lugar a capas "t - o" . Estas capas "t - o" son eléctricamente neutras y están enlazadas entre sí por fuerzas débiles de van der Waals.

OHOHO

T

Si2O5 OH- = -3x1/3= -1

=

-

1/3 OH =

=

=

=

=

=

O= 1/3

= 1OH-

Mg2+ ó Al3+

O

+ 2 ó +3

(OH)2

=

= =

1/3 O=

=

=

=

OH-

=

=

=

= =

1/3

OH-

-

OH

-

Capa tetraédrica con un grupo OH libre en el centro del hexágono

OH- 1/3

1/3 (OH)3

18

= 1OH- = -1 cada OH- girado 60º arriba y abajo

2) T - O - T =

10 amstrong



Sin embargo podemos deducir más miembros del grupo de los filosilicatos conectando las hojas tetraédricas por ambos lados de la hoja "o". Así se producen los emparedados del tipo "t - o - t" como el talco Mg3Si4O10 (OH)2 y la pirofilita Al2Si4O10 (OH)2.



Podemos comenzar de nuevo con la brucita Mg3

y reemplazar dos grupos (OH), tanto de

las capas superiores como de las inferiores de OH, por dos oxígenos de las láminas de Si 2O5, dando lugar a Mg3



o Mg3 Si4 O10 (OH)2 , talco.

De igual modo, la gibbsita Al2

se convierte en Al2

reemplazando 2 grupos (OH) de

ambos lados de la hoja de la gibbsita por oxígenos de las láminas Si2O5; así se obtiene la pirofilita Al2Si4O10 (OH)2.



La estructura del talco es igual a la de la pirofilita pero con Mg en todos los huecos.

T

-

OH

O

=

O

Si2 O5 OH-

=

Mg

O OH-

O=

2+

O=

3+

ó Al

Si2 O5 OHSi2 O5 OH-

Si2 O5 OH-

T

Los emparedados "t - o - t" son eléctricamente neutros y forman unidades estructuralmente estables que se conectan entre sí por enlaces de Van der Waals. Como estos enlaces son muy débiles, es lógico que estas estructuras presenten una exfoliación excelente, fácil deslizamiento y aspecto grasoso, características típicas de los minerales talco y pirofilita.

Sustituciones de Si por Al dejando cargas libres:

1/4 y 1/2

a) con una carga eléctrica libre: Podemos avanzar un paso más en el proceso de evolución de las estructuras de los filosilicatos sustituyendo algunos de los Si en las posiciones tetraédricas de las hojas de Si 2O5 por Al. Como el Al es trivalente y el Si tetravalente, cada sustitución de este tipo hace aparecer una carga eléctrica libre en la superficie del "sandwich" t - o - t .

19

1/4.

Si el aluminio sustituye uno de cada cuatro Si, se produce una carga de magnitud significativa para unir los cationes monovalentes en coordinación regular 12 entre los emparedados t - o - t. En virtud de estos enlaces "sandwich" - catión -"sandwich", la estructura se mantiene más firmemente unida, la facilidad de deslizamiento disminuye, la dureza crece y el aspecto resbaladizo desaparece. Las estructuras minerales resultantes son las micas reales.



En el grupo trioctaédrico de micas el catión puede ser K+, como en la moscovita, o Na+ como en la paragonita. Es fácil recordar las fórmulas de las micas sabiendo que uno de los aluminios está en la posiciones tetraédricas y se escriben las fórmulas de acuerdo con ello. Así: Trioctaédrica

KMg3 (Al SI3O10) (OH)2

Dioctaédrica

KAl2 (AlSi3O10 (OH)2

Dioctaédrica

NaAl2 (AlSi3O10 (OH)2

 (-) K Moscovita  (-) K Paragonita  (-) Na Flogopita

1

+

+

+

(isoestructural de la moscovita)

b) con dos cargas eléctricas libres:

1/2.

Si la mitad del silicio en las posiciones tetraédricas de las capas Si2O5, están sustituidos por aluminio, quedan disponibles dos cargas por cada hoja "t - o - t" para ligar un catión entre ellas. Así iones tales como el Ca2+ y, en menor extensión, el Ba2+ pueden entrar en la estructura de las micas y ser mantenidos por enlaces iónicos entre las capas de hojas triples. En estas estructuras en el enlace entre capas es tan fuerte que disminuye la calidad de la exfoliación, aumenta la dureza, se pierde casi por completo la flexibilidad de las capas y aumenta el peso específico. Los minerales resultantes son las micas frágiles, representadas por: Trioctaédrica

CaMg3 (Al2 SI2O10) (OH)2

Dioctaédrica

CaAl2 (Al2 Si2O10 (OH)2

 (2 -) Ca Margarita  (2 -) Ca

Xantofila

2+

2+

Entre los miembros de las series dioctaédricas y trioctaédrica la solución sólida es escasa, si bien puede haber sustitución iónica amplia y sustancialmente completa del magnesio por el hierro ferroso, o del aluminio por el hierro férrico, o del sodio por el calcio, en posiciones adecuadas.

Al árbol genealógico de los filosilicatos pueden ser añadidas unas cuantas ramas. La importante familia de las cloritas puede ser descrita según la misma estructura de capas dobles del talco (o pirofilita), interestratificada con hojas simples octaédricas de brucita (o gibbsita), lo que conduce a la fórmula Mg3 Si4O10 (OH)2 · Mg3(OH)6. Sin embargo en la mayoría de las cloritas, el magnesio puede estar sustituido por aluminio, hierro ferroso y férrico en posiciones octaédricas, tanto en las capas de talco como en las hojas de brucita, y el silicio puede estar sustituido por el aluminio en las posiciones tetraédricas.

1

 representa los enlaces 20

T O T

Clorita 14

amstrong

Brucita o gibbsita (hojas simples octaédricas)

T O T La fórmula general sería:

Mg3

Si4

O10 (OH)2 · Mg3 (OH)6 talco Puede estar sustituido por Al en los tetraedros

Pueden estar sustituidos por Al(3+), Fe(2+), Fe(3+) en posiciones octaédricas

Esto nos lleva a la fórmula de la clorita :

Mg3

(Mg, Fe2+, Fe3+, Al)3

Si4

O10 (OH)2 · Mg3 (OH)6

(Al, Si)4 (OH)2 · (Mg, Fe2+, Fe3+, Al)3 (OH)6

21

Vermiculitas: su grupo puede ser derivado de la estructura del talco por inserción de hojas de agua molecular en láminas definidas de 4,98 Å de espesor de dos moléculas de agua.

(Mg, Ca)0,3 (Mg, Fe, Al)3,0 (Al, Si)4 O10 (OH)4 · 8H2O La presencia de iones intercambiables localizados entre capas de moléculas de agua y la capacidad de la estructura para retener cantidades variables de agua son de importancia en la agricultura . Cuando la estructura de la vermiculita está saturada de agua el espaciado basal es aproximadamente 14,8 Å. Esta agua puede extraerse gradualmente, como muestra una secuencia de colapsos discontinuos a lo largo del eje c conduciendo a un espaciado basal de unos 9,0 Å para una vermiculita sin agua interpuesta.

Montmorillonita (o esmectita): puede deducirse de la estructura de la pirofilita por inserción de láminas de agua molecular que contengan cationes libres entre las capas triples t-o-t de la pirofilita, conduciendo ello a una estructura que es esencialmente idéntica a la vermiculita.

Los miembros de la vermiculita y montmorillonita exhiben una capacidad única para hincharse debido a la incorporación de grandes cantidades de agua interpuestas.

(Al, Mg)8 (Si4 O10)4 (OH)8 · 12 H2O Si la sustitución de silicio por el aluminio tiene lugar, al azar, en las posiciones tetraédricas de las hojas de la pirofilita, pueden no haber suficientes cargas agregadas sobre las capas triples para producir una estructura ordenada tipo mica, con todas las posiciones de cationes entre capas ocupadas. Localmente, sin embargo, algunas posiciones catiónicas pueden estar ocupadas, dando lugar a propiedades intermedias entre las arcillas y las micas, cuadro que puede complicarse aún más con la entrada de agua molecular. Los minerales de este tipo ricos en K, intermedios entre las arcillas montmorilloníticas y las micas, son considerados como pertenecientes al grupo de la Illita o hidromicas

22

Filosilicatos: En su estructura pueden entrar a formar parte: capas tetraédricas (Si2O5)2- y capas octaédricas que pueden ser trioctaédricas [Brucita (Mg)] o dioctaédrica [Gibbsita (Al)]. Brucita y Gibbsita son eléctricamente neutras, pero la capa tetraédrica tiene el oxígeno apical libre.

Bilaminares

T-O

Dioctaédricas Gibbsita

Trioctaédricas Brucita

T O

Al

Trilaminares T - O - T Dioctaédricas Gibbsita

T O

a) Eléctricamente neutras

Al2

Dos oxígenos desplazan por arriba 2 OH- del octaedro

Antigorita

Si2 O5 (OH)

Mg

Talco

Pirofilita

T O

(OH)3

Mg3 Si2 O5 (OH) (OH)3

Al2 Si2O5 (OH)4

Mg3 Si2O5 (OH)4

Al2

T O T

Al Mg

Brucita

Van der waals

Van der waals

Caolinita

Mg

Mg

Van der waals Al

Trioctaédricas

T O T

Al

Si2 O5 (OH) Si2 O5 (OH)

Mg3 Si2 O5 (OH) Si2 O5 (OH)

T O T

Al2 Si4 O10 (OH)2

Mg3 Si4 O10 (OH)2

Derivan : Cationes Derivan : Montmorillonita (ambas inserción agua) Vermiculita

T O T

Al sustituido por Mg

Illita (arcilla - mica)

Si sustituido por Al Mg sustituido por Ca, Fe, Al

Clorita (+ hojas brucita)

Si sustituido por Al K sustituido por Ca y Mg

Si sustituido por Al Mg sustituido por Al, Fe 4+

b) Con sustituciones en los tetraedros de Si

Eléctricamente neutras Van der waals

4+

por Al

K (lepidolita) (Li por Al)

Na (paragonita)

:

3+

Si por Al

K (moscovita)

3+

K (flogopita)

proporción 1/4

K (biotita) (Fe por Mg)

1+ 4+

Si por Al

3+

proporción 1/2

Ca (margarita)

2+

Ca (xantofilita)

Ejemplos trilaminares

Ejemplos Bilaminares

Pirofilita Minerales de arcilla Montmorillonita *Illita (hidromica)

DIOCTAÉDRICO (Gibbsita)

Caolinita Nacrita Min arcilla Dickita Halloisita

DIOCTAÉDRICO (Gibbsita)

Moscovita (mica incolora de K) Grupo de las micas Paragonita (mica incolora de Na)

Margarita (mica dura de Ca)

(halloysita)

Talco Minerales de arcilla Vermiculita *Illita (hidromica)

Flogopita (mica de K) Grupo de las micas Biotita (mica oscura de Fe)

Antigorita TRIOCTAÉDRICOS

(Brucita)

Grupo Serpentinas

(laminar)

Crisotilo: fibrosa TRIOCTAÉDRICO Sepiolita

(Brucita)

Xantofilita (mica de Ca quebradiza)

Lepidolita (mica de Li) Clorita

(Palygorskita y Attapulgita)

Grupo de las cloritas Pennina

Crisocola

23

Tectosilicatos: "Redes"

[Si4O8 ]

Polimerización 4

Silicatos formados por tetraedros en redes tridimensionales (con todos sus vértices compartidos).

La última posibilidad de unión de los tetraedros [SiO4]4 -es la compartición por cada tetraedro de todos sus vértices con sus vecinos, formándose así los tectosilicatos, cuya relación Si/O es 1:2 En el caso de la compartición por los tetraedros de todos sus vértices, todas las cargas de los oxígenos sin saturar quedan compensadas, y la introducción de otros cationes diferentes sería imposible. Si esto fuera así, serían las variedades polimórficas de la sílice los únicos tectosilicatos posibles.

Cuarzo

Tridimita

Cristobalita

(SiO2)

Ópalo

SiO2 . nH2O

Sin embargo, además del cuarzo existen otros tectosilicatos muy importantes por su gran abundancia en la naturaleza. Su formación se debe a que el aluminio, además de ser uno de los elementos más abundantes en la corteza, tiene como ion Al3 + un tamaño muy similar al del Si4 + y por tanto muestra una gran tendencia a sustituir a este dentro de las estructuras de los silicatos.

24

Cristal de roca: incoloro Amatista: violeta, probable impureza de Fe férrico +

Cuarzo rosado: agente colorante titanio (4 ) en pequeñas cantidades Variedades cristalinas

Cuarzo ahumado: amarillo-ahumado, cantidades traza de iones Al(3+) que producen centros de color Cuarzo cetrino: amarillo verdoso claro (falso topacio) Cuarzo lechoso(blanco): inclusiones fluidas diminutas

Con inclusiones fibrosas paralelas

Variedades del cuarzo

Ojo de gato Ojo de tigre

Cuarzo rutilado Cuarzo con turmalina Venturina

Con inclusiones

Calcedonia (pardo a gris). El color y la formación de bandas dan lugar a las variedades . carnalina: calcedonia de color rojo a pardo . crisoprasa: calcedonia verde manzana

A) Variedades fibrosas

Ágata Ónice Heliotropo o piedra de sangre

Variedades criptocristalinas

Sílex o pedernal B) Variedades granulares

Jaspe Prasio

Ópalo: cuarzo hidratado amorfo

25

Cuando en los tectosilicatos se produce una sustitución sistemática de algunos silíceos por aluminio, como los dos cationes tienen diferente carga, se crea un déficit de cargas positivas en la red; que permite la entrada de cationes adicionales, especialmente cationes grandes y de pequeña carga, como K+, Na+, Ca2+, dando lugar a la formación de otros tectosilicatos, en especial a los FELDESPATOS y FELDESPATOIDES

Feldespatos : Los miembros de la serie entre la ortoclasa y albita constituye los feldespatos alcalinos (sanidina y anortoclasa).

Los miembros de la serie entre albita y anortita constituyen los feldespatos plagioclasas (oligoclasa, andesina, labradorita, bitownita).

Sanidina, ortoclasa y microclina constituyen una serie de polimorfos de diferentes temperaturas. .. Potásicos :

.. Calcosódicos : (Plagioclasas)

Microclina (AlSi3O8 ) K

(triclínico). Polimorfo de baja temperatura).

Muestra un orden perfecto Si - Al en la estructura tetraédrica.

Ortoclasa (AlSi3O8 ) K (monoclínico). Polimorfo de temperaturas intermedias (adularia: ortosa muy pura hidrotermal). Posee una distribución Al - Si parcialmente ordenada.

Sanidina AlSi3O8 (K, Na) (monoclínico). Polimorfo de alta temperatura.

Tiene una distribución desordenada (aleatoria) de Al y Si en la estructura tetraédrica.

Albita (AlSi3O8) Na .. Oligoclasa .. Andesina .. Labradorita .. Bytownita

Anortita (Al2Si2O8 ) Ca Microclina: (AlSi3O8 ) K (triclínico). Polimorfo de baja temperatura) Presenta maclas como la de Carslbad (Baveno y Manebach son raras).

Color: de blanco a amarillo pálido, rara vez verde o rojo.

La microclina verde se conoce con el nombre de amazonita.

A temperaturas considerablemente altas la estructura de la microclina se transforma en ortoclasa o sanidina.  Diagnóstico: Se distinguen de la ortoclasa solamente por la presencia de las maclas triclínicas ("tartán") que deben ser determinados al microscopio.

Si un feldespato es de color verde fuerte, entonces es con pocas excepciones, microclina.  Yacimiento: Constituyentes principales de las rocas ígneas como granitos y sienitas que se enfriaron lentamente y a considerable profundidad.

En rocas sedimentarias se presenta en arcosas y conglomerados En rocas metamórficas lo hace en gneis.

Ortoclasa: (AlSi3O8 ) K (monoclínico). Polimorfo de temperaturas intermedias (adularia: ortosa muy pura hidrotermal)

   

Maclas de Carlsbad, Baveno y Manebach Color: incoloro, blanco, gris, rojo carne, raras veces amarillo o verde.

Cristaliza a temperaturas intermedias y posee una distribución Al - Si parcialmente ordenada.

Yacimientos: componentes importantes de los granitos, granodioritas y sienitas que se han enfriado a moderada profundidad y con bastante rapidez.  Adularia: Es una especie similar entre translúcido y transparente que se encuentra corrientemente en cristales pseudorrómbicos. Ortosa muy pura de origen hidrotermal.

26

Sanidina: AlSi3O8 (K, Na) (monoclínico). Polimorfo de alta temperatura.   

Maclas de Carlsbad corrientes Color: siempre es incolora y transparente.

Una solución sólida entre la sanidina y la albita alta existe a alta temperatura, parte de la región intermedia se denomina anortoclasa.  Tiene una distribución desordenada (aleatoria) de Al y Si en la estructura tetraédrica.  Yacimientos: En fenocristales. En rocas ígneas extrusivas como riolita y traquita. Rocas volcánicas jóvenes.

Feldespatoides : Aspecto de feldespato, pero menos rico en sílice; es un mineral subsaturado que reaccionan con el cuarzo y por tanto no puede, salvo excepciones, coexistir con este último en las rocas. .. Leucita, Nefelina, Sodalita, Haüyna : variedad lazurita

Zeolitas : "Roca que hierve" debido a que borbotean al ser calentadas.

Tectosilicatos, alumino-silicatos, cálcicos o alcalinos, que en su composición contienen moléculas de agua, las cuales pueden salir a T ra mayor de 200º o entrar fácilmente en la red cristalina sin afectarla.

Muchos de estos minerales tapizan cavidades o están incluidos en las rocas magmáticas o metamórficas. .. Analcima, Natrolita, Chabazita, Heulandita, Estilbita.

TECTOSILICATOS

Cuarzo

Ortosa (feldespato)

Composición: : SiO2 Sistema: trigonal Colores: muchos colores diferentes.

Hábitos: cristales hexagonales, drusas, geodas, maclas....

Brillos: vítreo Exfoliación: --Rayas: incolora Dureza: 7 P. e. : 2,72 Composición: : KAlSi3 O8 Sistema: monoclínico Colores: blanco, amarillo, rosa, gris..

Hábitos: cristales monoclínicos, tabular, maclado Brillos: vítreo Exfoliación: masas espáticas muy

  

Óptica Aparatos de precisión Sus variedades coloreadas como piedras de adorno.



Cerámica, esmaltes y vídrios

exfoliables

Rayas: blanca Dureza: 6 - 6,5 P. e. : 2,5

Microclina

Composición: KAlSi3 O8 Sistema: triclínico Colores: incoloro (blanco, rosado, pardo) Hábitos: columnar, seudomonoclínico.

Brillos: vítreo Exfoliación: perfecta (001) Rayas: blanca Dureza: 6 P. e. : 2,54 - 2,57 27



Fabricación de porcelana: actúa de cemento y aglomerante cuando funde

Albita

Anortita

Composición: NaAlSi3O8 Sistema: triclínico Colores: incoloro (blanco, gris, rojizo) Hábitos: tabular Brillos: vítreo y nacarado Exfoliación: perfecta (001) Rayas: blanca Dureza: 6 - 6,5 P. e. : 2,60 - 2,62



Cerámica

Composición: CaAl2 Si2 O8 Sistema: triclínico Colores: incoloro (blanco, gris, rojizo) Hábitos: tabular Brillos: vítreo y nacarado Exfoliación: perfecta (001) Rayas: blanca Dureza: 6 - 6,5 P. e. : 2,75 - 2,77



Cerámica

28