Silicatos

Los silicatos son los componentes más importantes de las rocas y, por consiguiente, de la corteza terrestre, integrando el 95 por ciento de ésta. Es, además, el grupo de minerales más rico en especies.
Son silicatos todos los minerales en los cuales el silicio y el oxígeno se coordinan en estructura tetraédrica, formando los denominados tetraedros (SiO4).


Diagrama reticular del tetraedro de SilicioEmpaquetamiento de los átomos en el tetraedro de Silicio

En general, los silicatos se caracterizan por no tener aspecto metálico y por su elevada dureza. Su división se establece en varios conjuntos atendiendo a su estructura que está determinada, en cada caso, por la forma de agrupación de los tetraedros (SiO4). En cualquier tipo de silicatos, el silicio puede ser sustituido parcialmente por el aluminio (y en algunos casos, el boro), obteniéndose así los aluminosilicatos, minerales que se describen junto a los silicatos.
Por lo tanto, el grupo funcional de todos los silicatos puede expresarse así:

(Sia-kAlkOb)-(2b+k-4a)

Los cinco conjuntos de silicatos más importantes son:


GRUPO A. NESOSILICATOS

Tetraedros (SiO4) aislados o independientes unidos por puentes de cationes metálicos (Fig. 2). Su grupo funcional es:

(SiO4)-4
(Si4-kAlkO16) -(16+k)

Estructura de los Nesosilicatos


GRUPO B. CICLOSILICATOS

Tetraedros (SiO4) en anillos triples, cuádruples o séxtuples. En este último caso, (Fig. 3), su grupo funcional es:

(Si6O18)-12
(Si6-kAlkO18)-(12+k)

Estructura de los Ciclosilicatos


GRUPO C. INOSILICATOS

Tetraedros (SiO4) en cadenas o en cintas (dobles cadenas).


GRUPO D. FILOSILICATOS

Tetraedros (SiO4) dispuestos en redes planas Su grupo funcional es:


(Si2O5)-
(Si4-kAlkO10)-(4+k)

Estructura de los Filosilicatos


GRUPO E. TECTOSILICATOS

Tetraedros (SiO4) dispuestos en redes tridimensionales. Su grupo funcional es:

(SiO2)
(Si4-kAlkO8)-k




NESOSILICATOS

1. Introducción

Los nesosilicatos, caracterizados por su estructura de tetraedros aislados se dividen, a su vez, en:

  1. Nesosilicatos Verdaderos
  2. Subnesosilicatos, donde existen, además, iones oxígenos no ligados al silicio 0, si se prefiere, poliedros aniónicos distintos de la coordinación tetraédrica.
  3. Nesosilicatos-Sorosilicatos, donde existen, además de tetraedros aislados, pares de tetraedros unidos por el vértice (Si2O7)

Los minerales petrogénicos más importantes de cada uno de estos grupos se ven a continuación.


2. Nesosilicatos verdaderos

Olivino

También denominado Peridoto, es un silicato ferromagnesiano de fórmula SiO4(Fe,Mg)2. La proporción relativa de hierro y magnesio es variable formándose así una serie isomorfa continua de minerales que, genéricamente, se llaman Olivino, pero que cuando hay ausencia de hierro se conoce por Forsterita y cuando no hay magnesio se denomina Fayalita.


Granate

Los granates son minerales de composición química muy variable, definiéndose como silicatos dobles de fórmula genérica (SiO4)3D3T2 donde D es un catión divalente (calcio, hierro, magnesio, manganeso) y T uno trivalente (aluminio, hierro, cromo, titanio).


Circón

Silicato de zirconio, de fórmula SiO4Zr.


3. Subnesosilicatos

Silicatos de aluminio

Existen tres minerales petrogénicos, todos ellos con origen fundamental de metamorfismo, accidentales en este tipo de rocas y con la misma fórmula estequiométrica (SiO4)Al2O: Andalucita, Sillimanita y Distena.
Los tres poseen cadenas de octaedros de aluminio, (AlO6), unidas entre sí por tetraedros aislados de silicio (SiO4), pero se diferencian entre sí en que en la distena estas cadenas se unen, también, por octaedros (AlO6), en la Andalucita por grupos AlO5 y en la Sillimanita por tetraedros de aluminio, AlO4, con lo que este mineral es, en realidad, un aluminosilicato de aluminio.
Es decir, la escritura estructural de estos tres minerales puede significarse así:


Andalucita


Distena o Cianita


Sillimanita o Fibrolita


Estaurolita

La estructura de la estaurolita puede concebirse intercalando entre los planos de una estructura de distena, láminas de Fe(OH)2. Su fórmula, pues, es ((SiO4)Al2O)2Fe(OH)2.
Se presenta corrientemente en cristales prismáticos, formando frecuentemente maclas de penetración en ángulo recto o en ángulo de 60º aproximadamente.

Macla de penetración en Estaurolita en ángulo rectoMacla de penetración en Estaurolita en ángulo de 60º


Esfena

La Esfena o Titanita posee tetraedros independientes (SiO4) y octaedros de titanio (TiO6) unidos entre ellos por iones calcio. Su fórmula es (SiO4)TiCaO.


4. Nesosilicatos-Sorosilicatos


Epidota

La epidota o pistacita tiene tetraedros aislados (SiO4) y dobles tetraedros (Si2O7) que se unen con octaedros de aluminio, hierro y calcio rodeados por iones de oxígeno y oxhidrilo. Su fórmula es (SiO4)3(Al,Fe)3Ca2(OH).



CICLOSILICATOS


Berilo

El berilo tiene como fórmula (Si6O18)Al2Be3 y su estructura responde a la de anillos de seis tetraedros Si-O unidos entre sí por tetraedros en el centro de los cuales hay iones de berilio o aluminio.


Turmalina

La turmalina, tiene una estructura similar a la del berilo pero bastante más complicada ya que el tamaño tan reducido del catión boro obliga a éste a una coordinación no tetraédríca sino triangular.
El grupo de la turmalina engloba a minerales con gran variación en su composición química, que forman una serie isomorfa con todos los términos de la transición. Se pueden referir a la fórmula aproximada:

(Si6O27B3)(OH)4Al6Y3Na

en la que Y puede ser, normalmente, magnesio, hierro o manganeso.



INOSILICATOS

1. Piroxenos.

La estructura general de los piroxenos está formada por cadenas simples de tetraedros Si-0. Cada uno de los oxígenos no puente está unido a otros cationes metálicos. Si éstos son de tamaño mediano (Mg++, Fe++) en coordinación 6 (octaédrica) y sí son de tamaño grande (Ca++, Na+) en coordinación 8 (cúbica).
La fórmula general de los piroxenos es XY(SiO3)2. Si tanto X como Y son cationes de tamaño mediano, tenemos los Ortopiroxenos que cristalizan en el sistema rómbico. Si los cationes X son de tamaño mediano y los Y grandes, tenemos los Clinopiroxenos que cristalizan en el sistema monoclínico.
Por lo general, esta cristalización es una forma de cristales cortos, prismáticos. Las excelentes exfoliaciones se intersecan en ángulos casi rectos.
Los piroxenos más comunes son la Augita y la Hiperstena.


Augita

La augita tiene como fórmula genérica (SiO3)2Ca(Mg,Fe). La proporción relativa de hierro y magnesio es variable formando así una serie isomorfa que va desde el Diópsido totalmente carente de hierro, hasta la Hedenbergita carente de magnesio. También algo de silicio puede ser sustituido por el aluminio en coordinación tetraédrica.


Hiperstena

La hiperstena tiene como fórmula genérica (SiO3)(Mg,Fe). Análogamente a como ocurre en la augita, la proporción relativa de hierro y magnesio es variable, definiéndose una serie isomorfa que va desde la Enstatita, sin hierro, hasta la Ferrosilita, sin magnesio.



2. Anfíboles

Los anfíboles, al igual que los piroxenos, pueden ser: Ortoanfíboles, cristalizando en el sistema rómbico, y Clinoanfíboles, con el sistema monoclínico de cristalización, porque, también como aquéllos, pueden poseer sólo cationes medianos en coordinación 6 o, además, cationes mayores en coordinación 8. Pero, en adición, la presencia de un gran hueco hexagonal en el centro del anillo de la doble cadena va a originar dos nuevas posiciones estructurales: un lugar aniónico monovalente a nivel de los vértices no puentes de los tetraedros, ocupado usualmente por OH-, y un lugar catiónico en coordinación décuple a duodécuple sólo capaz de ser ocupado por un ión monovalente de gran tamaño, que puede faltar.
Es decir, la fórmula general de los anfíboles es:

WX2Y5(Z4O11)2(OH)2

donde Z es siempre Si en los silicatos, y Si y Al en los aluminosilicatos; Y, los cationes medianos en coordinación 6; X, los cationes que son medianos y de coordinación 6 en los Ortoanfíboles, y grandes en coordinación 8 en los Clinoanfíboles; W, el catión monovalente de gran tamaño cuando existe.
Los anfíboles forman cristales prismáticos, hexagonales y largos. Los planos de exfoliación se cortan en ángulos de 124º. Estas dos propiedades los distinguen bien de los piroxenos.
Los anfíboles más comunes son la actinota y la hornblenda.


Actinota

La actinota o actinolita es un anfíbol muy sencillo de fórmula Ca2(Mg, Fe)5(Si4O11)2(OH)2 con proporciones variables de hierro y de magnesio, que se conoce como tremolita cuando hay ausencia total de hierro.


Hornblenda

La hornblenda tiene una fórmula genérica algo más complicada: NaCa2(Mg,Fe)4(Al,Fe)(Si3AlO11)2(OH)2
Se trata, pues, de un aluminosilicato en el que la substitución tetraédrica permite la presencia de un trívalente dentro de Y y de un catión de sodio en el gran hueco hexagonal.




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