area1-cristaloquimica dos filossilicatos
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Que tipo de estrutura resulta quando o tetraedro de sílica compartilha apenas três dos quatro vértices?
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FILOSSILICATOS
Si2O5 carga -2
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Geometria do Retículo Cristalino
Ligações Químicas e Coordenação
Camadas com composição química diferente;
Cátions e ânions são ligados por forças intensas (iônicas-covalentes).
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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)
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Os planos Iônicos
Os Planos Aniônicos
Disposição das camadas de Oxigênios
gerando espaços geométricos tetraédricos,
octaédricos e dodecaédricos.
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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.
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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+.
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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.
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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.
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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- .
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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.
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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.
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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]
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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+)
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Si3 Al O10
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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.
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Então:
Os filossilicatos são formados pelo empilhamento de:
(a) Uma camada tetraédrica e uma camada octaédrica – tipo 1/1 ou T-O
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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
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Estruturas tipo 1/1 ou T-O
dioctaédrica
trioctaédrica
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Estruturas tipo 1/1 ou T-O
Caolinita Serpentina Espaçamento inter-foliar: 7Å
7Å
7Å
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Estruturas tipo 2/1 ou T-O-T
dioctaédrica
trioctaédrica
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Estruturas tipo 2/1 ou T-O-T: pirofilita - talco
TIPO 2/1 -
PIROFILITA
Espaçamento inter-foliar: 9Å
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Estrutura do talco
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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+.
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t
o
t
t
Estrutura das Micas Espaçamento inter-foliar: 10Å
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t-o-t-t-
o-t-t-
o-t-
K +
K +
T
O
T
T
O
T
T
O
T
10Å
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(c)Estruturas tipo 2/1 + cátion ou T-O-T + cátion
dioctaédrica
trioctaédrica
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Estruturas tipo 2/1/1 ou T-O-T O
CLORITAS
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14 Å
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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- .
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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.
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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)
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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.