Mineralogía sistemática según Dana
Silicatos
Los silicatos son de lejos el grupo más grande de minerales en cuanto. Silicatos son los principales componentes de la gran mayoría de las rocas magmáticas, metamórficas y sedimentarias.
Típicos silicatos de rocas magmáticas son por ejemplo:los Feldespatos (Ortosa, Plagioclasa), Feldespatoides, Mica, Piroxeno, Anfíbola, Olivino, Turmalina etc.
Silicatos productos de procesos metamórficos son por ejemplo: Granate, Andalucita, Silimanita, Estaurolita, Serpentina
Los: minerales de arcilla (Caolinita, Talco, Esmectita, Montmorillonita, Ilita, entre otros) son silicatos productos de la meteorización (al menos predominantemente) y, por lo tanto, importantes minerales formadores de roca de rocas sedmentarias.
Piroxeno, Anfíbola, Granate, Feldespato, Mica, entre otros, son grupos de minerales con características similares, frecuentemente con composiciones químicas muy complejas.
Los silicatos tienen en común que son compuestos por de tetraedros SiO4 en combinación con -principalmente- Ca, Na, K, Al, Fe, Mg. Además pueden incorar agua en forma de grupos OH- y varios ortros complejos aniónicos dentro de su estructura cristalina. Una parte de la sílice de los tetraedros puede ser reemplazada por aluminio. Aparte de esta gran gama de posibles componentes, el hecho de la enorme cantidad de silicatos se basa en la posibilidad de los teteedros SiO4 de unirse entre sí formando grupos, anillos, cadenas, láminas y armazones muy complejos de tetraedros que se combinan con los diferentes cationes.
Nesosilicatos
La estructura básica de todos los silicatos es el tetraedro (SiO4)4-, con el átomo de sílicio en el centro y los cuatro átomos de oxigeno ubicados en los vértivces de la figura geométrica del "tetraedro". La razón de silicio : oxígeno en esta estructura es 1 : 4. Silicatos formados por estos tetraedros simples se llamna los "neso-silicatos". Típicos representantes de este grupo son el Olivino y el Circón.
Sorosilicatos
Al combinarse dos tetraedros SiO4, los dos tetraedros comparten un átomo de oxígeno, dando origen a una molécula de dos átomos de oxígeno y siete átomos de silicio, es decir con razón silicio : oxígeno en esta estructura es 2 : 7. La formula de este complejo aniónico entonces es (Si2O7)10-, sin embargo, la estructura molecular sigue siendo la del tetraedro (o bien, en este caso, dos tetraedros combinados. Silicatos formados por estos tetraedros simples se llamna los "soro-silicatos". El representantemás frecuente de este grupo es la Epidota..
Cicliosilicatos
De la misma forma se generan anillos de tres, cuatro o seis tetraedros, donde cada tetraedro SiO4 comparte dos de sus átomos de oxígeno con otros dos tetreados iguales, dando origen a los complejos aniónicos
- [Si3O9]6- : Anillo de tres tetraedros, razón de silicio : oxígeno de 1 : 3
- [Si4O12]8- : Anillo de cuatro tetraedros, razón de silicio : oxígeno de 1 : 3
- [Si6O18]12- : Anillo de seis tetraedros, razón de silicio : oxígeno de 1 : 3
(No existen en la naturaleza anillos de 5, 7 o más tetraedros)
Filosilicatos
Siguiendo el mismo esquema, los tetraedros pueden combinarse en forma de cadenas "infinitamente" largas. Las cadenas pueden ser cadenas simples o cadenas dobles con relaciones entre sílice y oxigeno de 1: 3 (cadena simple) o 4 : 11 (cadena doble).(cada figura corresponde a una sección de una cadena sin fín):
Importantes minerales de este grupo de los "neso-silicatos" son el Piroxeno (cadena simple) y la Anfíbola (cadena doble).
Una estructura aún más compleja esta presente en los "filo-silicatos", que forman láminas de extensión "infinita". Los filosilicatos son minerales de estructuras muy complejas, lo que implica también que su representación gráfica es muy difícil.
Las figura demuestran una sección de un filisilicatos en vista plana y vista lateral:
Al grupo de los filosilicatos pertenecen importantes minerales formadores de roca (Biotita, Moscovita, entre otros), los minerales de arcilla (Caolinita, Illita, Smectita, etc). Ejemplos: Moscovita: (KAl2[(OH)2|AlSi3O10]) Caolinita: (Al4[(OH)8|Si4O10].
Los filosilicatos diferencian en minerales de dos o tres capas, es decir, cada lámina se compone a su vez de dos o tres capas de tetraedros y -como efecto geométrico resultante- de espacios de forma octaedrico entre ambas capas de tetraedros. Tanto en los espacios octaedricos como en los espacios entre dos láminas se pueden ubicar otros átomos o moléculas de radio o tamaño mayor:
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capa
tetraedrica I
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capa
octaedrica
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capa
tetradrica II
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espacio
entre láminas
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(espacio
para otros cationes o moléculas de agua H2O)
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capa tetraedrica I |
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capaoctaedrica |
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capa
tetradrica II
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Tectosilicatos
Finalmente, los tetraedros pueden generar estructuras aún más complejas, donde cada átomo de oxigeno es compartido por dos tetraedros, resultando en un armazón muy estable de tetraedros combinados, con una razón de silicio : oxígeno de 1 : 2. Esta relación de Si:O = 1:2 es la de la fórmula química del Cuarzo (SiO2). Acorde a la clasificación de Dana, el Cuarzo es clasificado como el tectosilicato más simple. (La razón de Si : O se acerca cada vez más a la relación 1:2, desde los Inosilicatos hasta los Tectosilicatos).
Cuado una parte del sílicio (carga 4+) se reemplazo por un átomo de aluminio (carga 3+), se debe agregar otros átomos como K+, Na+, o Ca2+ para mantener el equilibrio de las cargas eléctricas del mineral. De esta manera se forman minerales como los feldespatos, feldespatoides, zeolitas etc.
En algunas estructuras de los tectosilicatosse forman espacios donde se pueden ubicar moléculas de agua: Ejemplos: Ortosa KAlSi3O8 Albita - Anortita (NaAlSi3O8 - CaAl2Si2O8). Natrolita Na2[Al2Si3O10]*nH2O