Minerale di silicato

Struttura

Lunità strutturale di base di tutti i minerali di silicato è il tetraedro di silicio in cui un atomo di silicio è circondato e legato (cioè coordinato con) quattro atomi di ossigeno, ciascuno allangolo di un tetraedro regolare. Queste unità tetraedriche SiO4 possono condividere atomi di ossigeno ed essere collegate in una varietà di modi, il che si traduce in strutture diverse. La topologia di queste strutture costituisce la base per la classificazione dei silicati. Ad esempio, i nesosilicati sono minerali la cui struttura è costituita da tetraedri di silicato indipendenti. I sorosilicati sono minerali silicati costituiti da doppi gruppi tetraedrici in cui un atomo di ossigeno è condiviso da due tetraedri. I ciclosilicati, al contrario, sono disposti in anelli composti da tre, quattro o sei unità tetraedriche. Gli inosilicati mostrano una struttura a catena singola in cui ogni tetraedro condivide due atomi di ossigeno. I fillosilicati hanno una struttura a fogli in cui ogni tetraedro condivide un atomo di ossigeno con ciascuno degli altri tre tetraedri. I tettosilicati mostrano una rete tridimensionale di tetraedri, con ciascuna unità tetraedrica che condivide tutti i suoi atomi di ossigeno.

Dettagli del legame dei tetraedri divenne noto allinizio del XX secolo, quando la diffrazione dei raggi X rese possibile la determinazione della struttura cristallina. Prima di questo, la classificazione dei silicati era basata su somiglianze chimiche e fisiche, che spesso si sono rivelate ambigue. Sebbene molte proprietà di un gruppo minerale silicato siano determinate dal collegamento tetraedrico, un fattore altrettanto importante è il tipo e la posizione di altri atomi nella struttura.

I minerali di silicato possono essere pensati come schiere tridimensionali di atomi di ossigeno che contengono spazi vuoti (cioè siti cristallografici) dove possono entrare vari cationi. Oltre ai siti tetraedrici (coordinazione 4 volte), sono comuni i siti 6 volte, 8 volte e 12 volte. Esiste una correlazione tra la dimensione di un catione (uno ione caricato positivamente) e il tipo di sito che può occupare: più grande è il catione, maggiore è la coordinazione, perché i cationi grandi hanno più superficie con cui gli atomi di ossigeno possono entrare in contatto. I siti tetraedrici sono generalmente occupati da silicio e alluminio; Siti 6 volte in alluminio, ferro, titanio, magnesio, litio, manganese e sodio; Siti 8 volte da sodio, calcio e potassio; e siti di 12 volte da potassio. Elementi di dimensioni ioniche simili spesso si sostituiscono a vicenda. Uno ione di alluminio, ad esempio, è solo leggermente più grande di uno ione di silicio, consentendo la sostituzione del silicio sia nei siti tetraedrici che a 6 volte.