TARBUCK y LUTGENS, Ciencias de la Tierra (8va ed.)

Silicatos comunes 95guiente, cuantos más iones oxígeno se compartan, mayorserá el porcentaje de silicio en la estructura. Los silicatosse describen, por consiguiente, como con «alto» o«bajo» contenido de silicio, en función de la relación oxígeno/silicio.Esta diferencia en el contenido de silicio esimportante, como veremos en el capítulo siguiente cuandoconsideremos la formación de las rocas ígneas.Ensamblaje de las estructuras de silicatosLa mayoría de las estructuras silicatadas, entre ellas lascadenas individuales, las cadenas dobles o las láminas, noson compuestos químicos neutros. Por tanto, como en eltetraedro individual, están todas neutralizadas por la inclusiónde cationes metálicos que las unen en una variedadde configuraciones cristalinas complejas. Los cationesque más a menudo enlazan las estructuras silicatadasson los correspondientes a los elementos hierro (Fe),magnesio (Mg), potasio (K), sodio (Na), aluminio (Al) ycalcio (Ca).Obsérvese en la Figura 3.18 que cada uno de esoscationes tiene un tamaño atómico concreto y una cargaparticular. En general, los iones de aproximadamente elmismo tamaño son capaces de sustituirse libremente entresí. Por ejemplo, los iones de hierro (Fe 2 ) y magnesio(Mg 2 ) son casi del mismo tamaño y se sustituyen sin alterarla estructura del mineral. Esto es también ciertopara los iones calcio y sodio, que pueden ocupar el mismolugar en una estructura cristalina. Además, el aluminio(Al) a menudo sustituye al silicio en el tetraedro silicio-oxígeno.Dada la capacidad de las estructuras de silicio paraacomodar con facilidad diferentes cationes en un sitiode enlace determinado, los especímenes individuales deun determinado mineral pueden contener cantidadesvariables de ciertos elementos. Un mineral de este tiposuele expresarse mediante una fórmula química en laque se utilizan paréntesis para demostrar el componentevariable. Un buen ejemplo es el mineral olivino,(Mg, Fe) 2SiO 4, que es el silicato de magnesio/hierro.Como puede verse en la fórmula, son los cationes dehierro (Fe 2 ) y magnesio (Mg 2 ) del olivino los que sesustituyen libremente entre sí. En un extremo, el olivinopuede contener hierro sin nada de magnesio(Fe 2SiO 4, o silicato férrico) y en el otro, el hierro estáabsolutamente ausente (Mg 2SiO 4, o silicato de magnesio).Entre esos miembros finales, es posible cualquierproporción de hierro con respecto al magnesio. Por tanto,el olivino, así como muchos otros silicatos, es en realidaduna familia de minerales con un espectro de composicióncomprendido entre dos miembros finales.En ciertas sustituciones, los iones que se intercambianno tienen la misma carga eléctrica. Por ejemplo,cuando el calcio (Ca 2 ) sustituye al sodio (Na 1 ), la estructuragana una carga positiva. En la naturaleza, unaforma según la cual se lleva a cabo esta sustitución, manteniendoaún la neutralidad eléctrica global, es la sustituciónsimultánea de aluminio (Al 3 ) por silicio (Si 4 ).Esta particular sustitución doble se produce en el feldespatodenominado plagioclasa. Es un miembro de la familiamás abundante de minerales encontrada en la cortezaterrestre. Los miembros finales de esta serie concreta defeldespatos son el silicato de calcio-aluminio (anortita,CaAl 2Si 2O 8) y un silicato de sodio-aluminio (albita,NaAlSi 3O 8).Estamos ahora preparados para revisar las estructurasde silicatos a la luz de lo que sabemos sobre los enlacesquímicos. Un examen de la Figura 3.18 demuestraque entre los constituyentes principales de los silicatossólo el oxígeno es un anión (con carga negativa). Dadoque los iones con cargas opuestas se atraen (y los de cargasimilar se repelen), los enlaces químicos que mantienenjuntas las estructuras de los silicatos se forman entreel oxígeno y cationes de carga opuesta. Por tanto, los cationesse disponen de manera que estén lo más cerca posibleal oxígeno, mientras que, entre ellos, mantienen lamayor distancia posible. Debido a su pequeño tamaño ysu elevada carga (4), el catión del silicio (Si) forma losenlaces más fuertes con el oxígeno. El aluminio (Al), aunqueno se une con tanta fuerza al oxígeno como el silicio,se une con más fuerza con el calcio (Ca), el magnesio(Mg), el hierro (Fe), el sodio (Na) o el potasio (K). Enmuchos aspectos, el aluminio desempeña un papel similaral silicio siendo el ion central en la estructura tetraédricabásica.La mayoría de los silicatos consiste en un entramadobásico compuesto por un solo catión de silicio o aluminiorodeado por cuatro iones de oxígeno con cargasnegativas. Esos tetraedros a menudo se reúnen para formaruna diversidad de otras estructuras silicatadas (cadenas,láminas, etc.) a través de átomos de oxígeno compartidos.Por último, los otros cationes se unen con losátomos de oxígeno de esas estructuras silicatadas paracrear las estructuras cristalinas más complejas que caracterizanlos silicatos.Silicatos comunesIE N CIA SD ETIER RL AMateria y mineralesGrupos de minerales▲Como ya dijimos, los silicatos son el grupo mineral másabundante y tienen como componente básico el ion silicato(SiO 44). En la Figura 3.20 se recogen los principalesgrupos de silicatos y minerales comunes. Los feldespatos(feld campo; spato mineral) son con mucho el silicato