Silicatos

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Clasificación estructural de los silicatos

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Silicatos

  1. 1. 1 TOMÁS LASARTE ESTEBAN Castellón de la Plana 2016 SILICATOS: Clasificación estructural
  2. 2. 2 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. Olivino : [SiO4]4 - (Mg, Fe)2 Rómbico Titanita : Ca Ti[ O | SiO4]4- Monoclínico Andalucita : Al2[ O | SiO4]4- Rómbico Sillimanita : Al2[ O | SiO4]4- Rómbico Distena : Al2 [ O | SiO4]4- Triclínico Topacio : Al2 [ F2 | SiO4]4- Rómbico Estaurolita :Al Fe2 O3(OH)· 4Al2 [ O | SiO4]4- Rómbico Circón : Zr [SiO4]4- Tetragonal Planta 2 - Oxígeno 4 + Silicio = = = = 4 + 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....) Perfil = = = = 4 + = = = = 4 + = = = = 4 + = = = = 4 + = = = = 4 += = = = 4 + = = = = 4 + capa superior capa inferior Mg, FeEstructura del Olivino sección observada a microscopio, paralela a (100) oxígeno apical borde con óxido de hierro Granates: cúbicos          Grosularia Ca3 Al2 [S iO4 ]3 ca´lcico Andradita Ca3 Fe 2 [S iO4 ]3 ca´lcico fe´rrico Piropo Mg3 Al2 [S iO4 ]3 alum nico magne´sico Almandina Fe 3Al2[S iO4 ]3 alum nico fe´rrico : comu´n Espesartina Mn3Al2 [S iO4 ]3 alum nico mangane´sico Uvarovita [S iO4 ]3 Ca3 Cr2 cro´mico ca´lcico í í í
  3. 3. 3 Nesosilicatos Características Aplicación Olivino Composición: [SiO4]4 - (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  Joyeria  Arena refractaria para la industria de la fundición Granate (Piropo) 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  Gemas  Abrasivos por su dureza Andalucita Composición: Al2[ O | SiO4]4- 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  Bujías de motor  Porcelanas  Gema cuando es blanca Sillimanita Composición: Al2[ O | SiO4]4- 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  Porcelana Distena (Cianita) Composición: Al2[ O | SiO4]4- 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  Bujías y porcelanas refractarias
  4. 4. 4 Circón (Zircón) Composición: Zr [SiO4]4- Sistema: 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  Gema (cuando es transparente)  Es una mena de óxido de circonio que es una de las sustancias más refractarias que se conocen. Topacio Composición: Al2 [ F2 | SiO4]4- 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  Gema Estaurolita 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  Las maclas como amuleto.
  5. 5. 5 Sorosilicatos: "Dobles". Grupo estructural : [Si2O7]6 - . 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. Hemimorfita : Zn4[ (OH)2 | Si2O7]6- · H2O Rómbica Epidotas : Ca2 (Fe3 , Al)Al2 [ O | OH | SiO4 | Si2O7]6- Monoclínica Zoisita :Ca2 Al3[O | OH| SiO4 | Si2O7 ] Rómbico Vesubiana (Idiocrasa) : Ca10 (Mg,Fe)2Al4 [ (OH)4 | (SiO4 )5 | (Si2O7)2] Tetragonal 2 - 4 + Silicio Oxígeno == = = = = = 4+ 4+ 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… SOROSILICATOS
  6. 6. 6 SOROSILICATOS Epidotas Composición: Ca2 (Fe3 , Al)Al2 [ O | OH | SiO4 | Si2O7]6- Sistema: 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 Vesubiana (Idocrasa) 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  Piedra semipreciosa Hemimorfita 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  Mena de cinc Zoisita 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  Joyeria
  7. 7. 7 Ciclosilicatos : "Anillos" Grupos estructurales : [ Si3O9 ]6 - [ Si4O12 ]8 - [ Si6O18 ]12 - Polimerización 2 Son silicatos con anillos formados por : . tetraedros formando triángulos : [ Si3O9 ]6 - ; Si/O = 3/9 1/3 . tetraedros formando cuadriláteros: [ Si4O12 ]8 - ; Si/O = 4/12 1/3 . tetraedros formando hexágonos: [ Si6O18 ]12 - ; Si/O = 6/18 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. Berilo : Al2Be3[Si6O18] Hexagonal Turmalinas : (Na, Ca)(Li, Mg, Al)(Al, Fe, Mn)6- (BO3 )3 (Si6 O18 ) (OH)4 Trigonal Cordierita : Mg2Al3[AlSi5O18] Rómbico Dioptasa : Cu6[Si6O18] .6H2O Trigonal Axinita : Ca2 (Fe, Mn)Al2 [BO3 OH | Si4O12] Triclínico 2 - 4 + Silicio Oxígeno = = = = = = = = = = = = 16 + 24 - Déficit de 8 - Berilo (Be, Al) Turmalina (Na, Mg, Fe, B, Al) CICLOSILICATOS = = = = = = = = = 12 + 18 - Déficit de 6 - Cordierita (Mg, Al) Oxígeno apical 24 + Déficit de 12 - 36 - = = = = == = = = = = = = = = = = = Benitoita Pagodita
  8. 8. 8 CICLOSILICATOS Berilo 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 Obtención de berilio empleado en rayos X Turmalinas 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 Decoración y joyería Cordierita 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 Joyería la variedad azul
  9. 9. 9 INOSILICATOS: "Cadenas". Grupo estructural : [Si2O6]4 - 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: Ej: Piroxenos : Metasilicatos (cadenas simples) [Si2O6]4 - 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 .. Triclínicos : Wollastonita Ca SiO3 Ej.: Anfíboles : Inosilicatos (cadenas dobles) [Si4O11]6 - Polimerización 2 y 3 La base estructural es el radical [Si4O11]6 - 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 : *Cálcicos: Tremolita [Si4O11]6- Actinolita [Si4O11]6- Hornblenda [Si4O11]6- *Sódicos : Glaucofana [Si4O11]6- Riebeckita [Si4O11]6- .. Rómbicos : Antofilita [Si4O11]6- Cummingtonita [Si4O11]6- 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.
  10. 10. 10 Estructura piroxenos (cadena simple) Piroxenos Enstatita 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  Gema Broncita 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  Gema 2 - 4 + Silicio Oxígeno = = = = = = = = = = = = = = = = = = = Deducción grupo estructural = PIROXENOS - METASILICATOS Eje c Cadena simple - - - - 8 + 12 - 4 - Sección de la augita. Exfoliación paralela al eje “c” 93º 87º Oxígeno apical
  11. 11. 11 Hiperstena 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  Gema Diopsido 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  Ninguno característico Espodumena 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  Joyería  Obtención de litio y sus sales Augita 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  Gema Jadeita 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  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  Cerámica
  12. 12. 12 Estructura anfíboles ANFIBOLES - INOSILICATOS = = == = == = = = = = = = = = = = = - - = - - - - - - = 2 - 4 + Silicio Oxígeno oxígeno apical 16 + 22 - 6 - Eje c Deducción del grupo estructural Cadenas dobles 124º 56º Hornblenda Exfoliación prismática paralela al eje “c”
  13. 13. 13 INOSILICATOS: ANFÍBOLES Actinolita Composición: [Si4O11]6- 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  Piedra ornamental  La variedad asbesto para trajes antiinflamatorios. Hormblenda Composición: :[Si4O11]6- 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  Ninguno determinado Riebeckita Composición: Na2 Fe3 2+ , Fe2 3+ Si8 O22 (OH)2 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  Asbesto (variedad crocidolita)
  14. 14. 14 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 2 - 4 + Silicio OxígenoCAPA TETRAÉDRICA Perfil 3 amstrong [Si2 O5 ]2- [Si O4]4- tetraedro aislado Figura 1
  15. 15. 15 CAPA OCTAÉDRICA Hidroxilos (OH) AluminioMagnesio Capa de brucita (OH)6 Mg3 (OH)2Mg (OH)6Al2 (OH)3Al Capa gibbsita Capa trioctaédrica Capa dioctaédrica 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) Perfil amstrong4 Los octaedros se unen compartiendo aristas OH OH OH OH OHOH OH OH OH OHOH OH Figura 2
  16. 16. 16 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, Mg2+ 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 Hidroxilos (OH) Magnesio (Mg) Capa de brucita (OH)6Mg3 Son capas formadas por octaedros cuyos vértices están ocupados por hidroxilos (OH) Capa trioctaédrica 2+ 1/3 OH - 1/3 OH - 1/3 OH - 1/3 OH - 1/3 OH - 1/3 OH - Cada vértice es compartido por tres octaedros (BRUCITA) (OH)2Mg
  17. 17. 17 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 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 SiO4. Cuando los iones, externos a la hoja de Si2O5, 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. 3 + Hidroxilos (OH) Aluminio (Al) (OH)6Al2Capa gibbsita Capa dioctaédrica (GIBBSITA) Cada vértice es compartido por tres octaedros 1/3 OH - 1/3 OH - 1/3 OH - 1/3 OH - 1/3 OH - 1/3 OH - Son capas formadas por octaedros cuyos vértices están ocupados por hidroxilos (OH) (OH)3Al
  18. 18. 18 1) T - O = 7 amstrong T: 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 . 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. OH- OH- OH-OH- 1/3 1/3 1/3 1/3 1/3 1/3 O (OH)2 (OH)3 = = = = = == = = = = = = = = = = = O= O= O T Capa tetraédrica con un grupo OH - libre en el centro del hexágono cada OH - girado 60º arriba y abajo = -3x1/3= -1 + 2 ó +3 OH- OH- Si2O5 OH- = 1OH- Mg2+ ó Al3+ = 1OH- = -1 OH- Si2 O5OHlibreenelcentro OH3
  19. 19. 19 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 Si2O5, 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. 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 Si2O5 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 . OH- OH- O= Mg2+ ó Al3+ O T T Si2 O5 OH- O= O= O= Si2 O5 OH- Si2 O5 OH- Si2 O5 OH-
  20. 20. 20 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 Flogopita 1 (-) K+ Dioctaédrica KAl2 (AlSi3O10 (OH)2 Moscovita (-) K+ Dioctaédrica NaAl2 (AlSi3O10 (OH)2 Paragonita (-) Na+ (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 Xantofila (2 -) Ca2+ Dioctaédrica CaAl2 (Al2 Si2O10 (OH)2 Margarita  (2 -) Ca2+ 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
  21. 21. 21 La fórmula general sería: Mg3 Si4 O10 (OH)2 · Mg3 (OH)6 Esto nos lleva a la fórmula de la clorita : Mg3 Si4 O10 (OH)2 · Mg3 (OH)6 (Mg, Fe2+ , Fe3+ , Al)3 (Al, Si)4 (OH)2 · (Mg, Fe2+ , Fe3+ , Al)3 (OH)6 T O T T O T Brucita o gibbsita (hojas simples octaédricas) Clorita 14 amstrong Puede estar sustituido por Al en los tetraedros Pueden estar sustituidos por Al(3+), Fe(2+), Fe(3+) en posiciones octaédricas talco
  22. 22. 22 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
  23. 23. 23 Bilaminares T - O Trilaminares T - O - T Dioctaédricas DioctaédricasTrioctaédricas Trioctaédricas Mg Mg T O T O T T O T T O T T O T T O T O Dos oxígenos desplazan por arriba 2 OH- del octaedro Van der waals Van der waals Van der waals Van der waals Gibbsita Brucita Al Al Al Al Mg Mg Pirofilita Montmorillonita Illita (arcilla - mica) Vermiculita Clorita (+ hojas brucita) Talco Si 4+ por Al 3+ K (moscovita) K (flogopita) proporción 1/4 Na (paragonita) proporción 1/2 Ca (margarita) Ca (xantofilita) Cationes Ejemplos Bilaminares DIOCTAÉDRICO DIOCTAÉDRICO TRIOCTAÉDRICOS TRIOCTAÉDRICO (Gibbsita) (Gibbsita) (Brucita)(Brucita) Min arcilla Caolinita Halloisita Serpentinas Antigorita Crisotilo: fibrosa Ejemplos trilaminares Sepiolita (Palygorskita y AntigoritaCaolinita Eléctricamente neutras 2+ 1+ (laminar) (OH)3 Si2 O5 (OH) Gibbsita Brucita a) Eléctricamente neutras b) Con sustituciones en los tetraedros de Si 4+ por Al 3+ : K (biotita) (Fe por Mg) K (lepidolita) (Li por Al) Si sustituido por Al Si sustituido por Al Mg sustituido por Al, Fe Al sustituido por Mg Si sustituido por Al K sustituido por Ca y Mg Mg sustituido por Ca, Fe, Al (halloysita) Minerales de arcilla Pirofilita Montmorillonita *Illita (hidromica) Moscovita (mica incolora de K) Paragonita (mica incolora de Na) Margarita (mica dura de Ca) Grupo de las micas Talco VermiculitaMinerales de arcilla Clorita Grupo de las cloritas Pennina Crisocola Flogopita (mica de K) Biotita (mica oscura de Fe) Xantofilita (mica de Ca quebradiza) Lepidolita (mica de Li) Grupo de las micas Derivan : Derivan : (ambas inserción agua) Nacrita Dickita Attapulgita) Grupo *Illita (hidromica) Al2 Al2 Si2O5 (OH)4 Al2 Mg3 Mg3 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. (OH)3 Si2 O5 (OH) Mg3 Si2O5 (OH)4 Al2 Si4 O10 (OH)2 Si2 O5 (OH) Si2 O5 (OH) Si2 O5 (OH) Si2 O5 (OH) Mg3 Si4 O10 (OH)2 Si 4+ por Al 3+
  24. 24. 24 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.
  25. 25. 25 Ópalo: cuarzo hidratado amorfo Variedades del cuarzo Variedades cristalinas Cristal de roca: incoloro Amatista: violeta, probable impureza de Fe férrico Cuarzo rosado: agente colorante titanio (4 + ) en pequeñas cantidades 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 Ojo de gato Ojo de tigre Con inclusiones Cuarzo rutilado Cuarzo con turmalina Venturina Variedades criptocristalinas A) Variedades fibrosas B) Variedades granulares 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 Ágata Ónice Heliotropo o piedra de sangre Sílex o pedernal Jaspe Prasio
  26. 26. 26 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 : 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. .. Calcosódicos : Albita (AlSi3O8) Na (Plagioclasas) .. 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.
  27. 27. 27 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 Tra 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 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  Óptica  Aparatos de precisión  Sus variedades coloreadas como piedras de adorno. Ortosa (feldespato) Composición: : KAlSi3 O8 Sistema: monoclínico Colores: blanco, amarillo, rosa, gris.. Hábitos: cristales monoclínicos, tabular, maclado Brillos: vítreo Exfoliación: masas espáticas muy exfoliables Rayas: blanca Dureza: 6 - 6,5 P. e. : 2,5  Cerámica, esmaltes y vídrios 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  Fabricación de porcelana: actúa de cemento y aglomerante cuando funde
  28. 28. 28 Albita 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 Anortita 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

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