Area1-Cristaloquimica Dos Filossilicatos

Que tipo de estrutura resulta quando o tetraedro de sílica compartilha apenas três dos quatro vértices?

FILOSSILICATOS

Si2O5 carga -2

Geometria do Retículo Cristalino

Ligações Químicas e Coordenação

Camadas com composição química diferente;

Cátions e ânions são ligados por forças intensas (iônicas-covalentes).

Três tipos de coordenação determinam os poliedros elementares que compõem as camadas da estrutura cristalina:

Coordenação 4 (tetraedros de SiO4)

Coordenação 6 (octaedros cujo centro é ocupado pelos cátions pequenos)

Coordenação 12 (dodecaedros cujo centro é ocupado pelos cátions maiores)

Os planos Iônicos

Os Planos Aniônicos

Disposição das camadas de Oxigênios

gerando espaços geométricos tetraédricos,

octaédricos e dodecaédricos.

Os Planos Catiônicos

Na estrutura dos filossilicatos os cátions se situam no interior dos tetraedros (coordenação 4),

dos octaedros (coordenação 6), e, eventualmente em poliedros.

Os 3 tipos de cátions que formam os planos catiônicos são:

Cátions de coordenação 4: Si4+ e Al3+, nos tetraedros;

Cátions de coordenação 6: que podem ser cátions cátions trivalentes: (R3+):Al3+ e Fe3+, e cátions divalentes: (R2+):Mg2+, Fe2+ e Mn2+ nos octaedros

Cátions de coordenação 12: situam-se nos espaços interfoliares. São geralmente de tamanho grande e monovalentes: K+, Na+ ou bivalentes: Ca2+, Mg2+.

CAMADAS IÔNICAS

Formada por vários planos iônicos e designada pelo nome do motivo que a superposição dos planos gera:

Camada tetraédrica;

Camada octaédrica.

Camada interfoliar – designada pela sua posição na estrutura cristalina.

Camada tetraédrica (Si4 O10) ou (Si3 Al O10)

Os Oxigênios da base dos tetraedros são compartilhados. Estas ligações se estendem em duas direções, formando extensas camadas tetraédricas.

Camada Octaédrica:

Na estrutura dos filossilicatos o Al fica mais “confortável” na coordenação 6, portanto no sítio octaédrico. Assim, cada Al compartilha uma carga de 0,5+ com os Oxigênios que, por sua vez, ficam com uma carga de 1,5- .

O excesso de cargas negativas pode ser compensado se cada Oxigênio se ligar a dois Al. A carga -1 restante permite a ligação com 1 H+ .

Neste caso temos uma camada octaédrica do tipo dioctaédrica e o mineral gibsita.

A projeção da camada octaédrica do tipo dioctaédrica (com Al) origina espaços vazios entre os planos de oxigênios numa média de um espaço vazio para cada 2 Al.

Esta situação propicia um outro modo de ocupação destes sítios octaédricos: Dois íons de Al3+ geram carga = 6, que pode igualmente ser gerada por 3 íons de valência 2+. Assim, durante o processo de cristalização, o sítio octaédrico pode ser ocupado por 3 íons de Fe2+ ou Mg2+ originando uma camada octaédrica trioctaédrica, chamada de brucita.

Camada Octaédrica:

Trioctaédrica: (Fe,Mg)3 – os 3 espaços

octaédricos são preenchidos 3[Mg2(OH) 4]

Dioctaédrica: Al2 – 2 dos 3 espaços octaédricos

são preenchidos 2[Al2(OH) 6]

Substituição Intersticial

Este tipo de substituição é semelhante a substituição dupla, a diferença é que a estrutura

cristalina contém uma vaga intersticial que é preenchida com um cátion (K+). Como na dupla

substituição uma carga diminui e outra “aumenta” se considerarmos a carga do espaço vazio.

<> + Si4+ Al3+ + (K+)

Si3 Al O10

AS FOLHAS A carga 1- dos oxigênios pode ser balanceada de outra maneira: Através da ligação com o Si e, desta forma, aparecendo como o oxigênio apical de uma camada tetraédrica adicionada.

Esta é a estrutura básica dos filossilicatos, a folha, formada por uma camada tetraédrica e uma camada octaédrica. Os filossilicatos são ditos 1:1 ou T-O.

Então:

Os filossilicatos são formados pelo empilhamento de:

(a) Uma camada tetraédrica e uma camada octaédrica – tipo 1/1 ou T-O

Seguindo a mesma lógica, as duas camadas de oxigênios podem ser ligadas ao Si, formando filossilicatos com:

(b) Duas camadas tetraédricas e uma camada octaédrica tipo 2/1 ou T-O-T

Estruturas tipo 1/1 ou T-O

dioctaédrica

trioctaédrica

Estruturas tipo 1/1 ou T-O

Caolinita Serpentina Espaçamento inter-foliar: 7Å

7Å

7Å

Estruturas tipo 2/1 ou T-O-T

dioctaédrica

trioctaédrica

Estruturas tipo 2/1 ou T-O-T: pirofilita - talco

TIPO 2/1 -

PIROFILITA

Espaçamento inter-foliar: 9Å

Estrutura do talco

Estruturas tipo 2/1 + cátion ou T-O-T + cátion

MICAS

Formam-se quando há substituição de Si por Al no tetraedro. A deficiência de carga requer a inclusão de um cátion de valência 1+.

t

o

t

t

Estrutura das Micas Espaçamento inter-foliar: 10Å

t-o-t-t-

o-t-t-

o-t-

K +

K +

T

O

T

T

O

T

T

O

T

10Å

(c)Estruturas tipo 2/1 + cátion ou T-O-T + cátion

dioctaédrica

trioctaédrica

Estruturas tipo 2/1/1 ou T-O-T O

CLORITAS

14 Å

Fórmula Geral Simplificada

IM2-3 1-0 T4 O10 A2

onde:

I – espaço interfoliar que pode ser ocupado pelos cátions: K1+ , Na1+ , Ca2+ ,Cs2+ ,

Rb1+ ,Ba2+ ou estar vacante;

M – camada octaédrica que pode ser ocupado pelos cátions: Fe2+ , Fe3+ , Mg2+ ,

Li1+ , Mn2+ , Zn2+ , Al3+ , Cr3+ ou Ti4+ ;

- vacância no sítio octaédrico;

T – camada tetraédrica, geralmente ocupada por Si4+ e Al3+ , podendo conter

também Fe3+ , B3+ e/ou Be2+ ;

A – outro ânion: F1- , Cl1- , (OH)1- , O2- e/ou S2- .

Classificação Geral

Ao contrário das outras classes em que os minerais são agrupados pela

composição química, os filossilicatos são classificados com base em três critérios

principais:

1. Razão de camadas tetraédricas e octaédricas;

2. Carga da camada interfoliar, baseada na ocupação das camadas tetraédricas

e octaédricas;

3. Ocupação da camada octaédrica por 2 ou 3 cátions.

As espécies são definidas pela sua composição química.

Tipo de

folha

Carga Camada Interfoliar

Grupo Subgrupo Exemplos de Espécies

1:1 0 sem caolinita-serpentina

serpentina crisotilo

caolinita caolinita

2:1

<0,2 sem talco - pirofilita

talco talco

pirofilita pirofilita

0,2 – 0,6 hidratada cátions trocáveis

esmectita saponita saponita

montmorilonita nontronita

0,6 – 0,9 hidratada cátions trocáveis

vermiculita trioctaédrica vermiculita

dioctaédrica vermiculita

0,6 – 1,0 não hidratada cátions

micas verdadeiras

trioctaédrica flogopita

dioctaédrica muscovita

2,0 não hidratada cátions

micas frágeis trioctaédrica clintonita

dioctaédrica margarita

variável Camada octaédrica

clorita trioctaédrica clinocloro

dioctaédrica donbassita

di-trioctaédrica cookeita (Classificação segundo Bailey, 1991a)

POLITIPISMO

O Politipismo é um fenômeno que ocorre nos filossilicatos, no qual

folhas de composição igual são sobrepostas de maneiras diferentes. É

um tipo especial de polimorfismo.

Manual de Ciência dos Minerais, Cap. 12, p:301.