Callister_-_Engenharia_e_Cincia_dos_Materiais_ptg_ ... - Ufrgs

Figura 13.13 - Representação esquemática de posições de íons num vidro de silicato de sódio.
Os Silicatos
4-
Para os vários minerais silicatos, 1, 2 ou 3 átomos de oxigênio dos cantos dos tetraédros SiO 4 são
compartilhados por outros tetraédros para formar estruturas bastantes complexas. Algumas destas,
representadas na Figura 13.14, têm f'órmulas SiO 4- 4 , Si 2 O 6- 7 , Si 3 O 6- 9 e assim por diante; estrutura
de monocadeias são possíveis, como na Figura 13.14e. Cátions positivamente carregados tais
como Ca 2+ , Mg 2+ e Al 3+ servem para 2 papéis. Primeiro, êles compensam as cargas negativas das
unidades SiO 4- 4 de maneira que a neutralidade elétrica seja encontrada; e, segundo, estes cátions
unem ionicamente os tetraédros SiO 4- 4 entre si.
Figura 13.14 - Cinco estruturas iônicas formadas a partir de tetraédros SiO 4 4- .
Silicatos Simples. Destes silicatos, os estruturalmente mais simples envolvem tetraédros
isolados (Figura 13.14a). Por exemplo, forsterita (Mg 2 SiO 4 ) tem os 2 equivalentes íons Mg 2+
associados com cada tetraédro numa tal maneira que cada íon Mg 2+ tenha 6 ânions oxigênio como
vizinhos mais próximos.
O íon Si 2 O 7 6- é formado quando 2 tetraédros compartilham um átomo de oxigênio comum
(Figura 13.14b). Akermanita (Ca 2 MgSi 2 O 7 ) é um mineral tendo o equivalente a 2 íons Ca 2+ e um
íon Mg 2+ ligados a cada unidade Si 2 O 7 6- .
Silicatos em Camadas. Uma estrutura bi-dimensional de folha ou em camada pode
também ser produzida pelo compartilhamento de 3 íons de oxigênio em cada tetraédro (Figura
13.15); para esta estrutura a fórmula unitária que se repete pode ser representada por (Si 2 O 5 ) 2- . A
carga negativa líquida está associada a átomos de oxigênio não ligados projetando-se para fora do
plano da página. A eletroneutralidade é ordinariamente estabelecida por uma segunda estrutura
planar de folha tendo um excesso de cátions, que se ligam a estes átomos de oxigênio não ligados
da folha de Si 2 O 5 . Tais materiais são chamados silicatos em folha ou em camada e sua estrutura
básica é característica das argilas e outros minerais.
Figura 13.15 - Representação esquemática da estrutura em folha bidimensional de silicato tendo
uma repetida fórmula unitária (S2O 5 ) 2- .
A caolinita, um dos mais comuns minerais de argilas, tem uma relativamente simples
estrutura em folha bicamada de silicato. A argila caolinita tem a fórmula Al 2 (Si 2 O 5 )(OH) 4 na qual a
camada tetraédrica de sílica, representada por (Si 2 O 5 ) 2- , é tornada eletricamente neutra por uma
camada adjacente de Al 2 (OH) 4 2+ . Uma monocamada desta estrutura é mostrada na Figura 13.16,
que está explodida na direção vertical para fornecer uma melhor perspectiva das posições dos íons;
as 2 camadas distintas estão indicadas na figura. O plano intermediário de ânions consiste de íons