1

TOMÁS LASARTE ESTEBAN

Castellón de la Plana 2016

SILICATOS:

Clasificación estructural

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, Fe Estructura del Olivino

sección observada a

microscopio,

paralela a (100)

oxígeno apical

borde con óxido de

hierro

Granates: cúbicos

G r o s u l a r i a C a 3 A l 2 [ S i O 4 ] 3 c a ́ l c i c o

A n d r a d i t a C a 3 F e 2 [ S i O 4 ] 3 c a ́ l c i c o f e ́ r r i c o

P i r o p o M g 3 A l 2 [ S i O 4 ] 3 a l u m n i c o m a g n e ́ s i c o

A l m a n d i n a F e 3 A l 2 [ S i O 4 ] 3 a l u m n i c o f e ́ r r i c o : c o m u ́ n

E s p e s a r t i n a M n 3 A l 2 [ S i O 4 ] 3 a l u m n i c o m a n g a n e ́ s i c o

U v a r o v i t a [ S i O 4 ] 3 C a 3 C r 2 c r o ́ m i c o c a ́ l c i c o

í

í

í

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

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

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

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

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

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

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,Fe

2,Fe

3) [ Si2O6]

Clinoaugita (Ca,Mg,Fe2,Fe

3 ...)2 [Si2O6 ]

Espodumena LiAl [Si2O6] Jadeita Na Fe

3 [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

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

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, Fe

3 )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

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”

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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 Fe32+

, 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

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

Oxígeno CAPA TETRAÉDRICA

Perfil

3 amstrong

[Si2 O5 ]2-

[Si O4]4-

tetraedro aislado

Figura 1

15

CAPA OCTAÉDRICA

Hidroxilos (OH) Aluminio Magnesio

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

amstrong 4

Los octaedros se unen compartiendo aristas

OH OH

OH

OH

OH OH

OH

OH

OH

OH OH

OH

Figura 2

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 Mg

2+.

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

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)6Al2 Capa 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

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 O5OHlibreenelcentro

OH3

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

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

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

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

Bilaminares T - O Trilaminares T - O - T

Dioctaédricas Dioctaédricas Trioctaédricas 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

Si4+

por Al3+ 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

Antigorita Caolinita

Eléctricamente neutras

2+

1+

(laminar)

(OH)3

Si2 O5 (OH)

Gibbsita Brucita

a) Eléctricamente neutras

b) Con sustituciones en los tetraedros de Si4+

por Al3+

:

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

Vermiculita Minerales 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

Si4+

por Al3+

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

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

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

+, Ca

2+, 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

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

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