Celdilla unidad y fórmula estructural 1:1

   Para estudiar una estructura cristalina, que se puede considerar como un determinada repetición de una inmensa cantidad de átomos, iones o moléculas, es muy útil reducir la red a su mínima expresión. Es decir la mínima cantidad de materia que por repetición origina toda la estructura cristalina. La disposición es siempre según planos, por lo que es cómodo estudiar el ordenamiento en una serie de planos paralelos y por superposición de estos planos se obtiene todo el modelo tridimensional. El plano queda definido por el paralelogramo unidad y la estructura tridimensional por un paralelepípedo llamado celdilla unidad, que queda definido por la dimensión de sus tres lados y los tres ángulos que estos forman. Los tres lados de la celdilla representan las direcciones de repetición y su longitud la marca la distancia o periodo de repetición. Para definirlos se buscan direcciones de ordenamiento de los átomos y la longitud la define la distancia entre dos átomos (o iones, o moléculas) idénticos y situados en idéntico entorno (el mismo átomo y rodeado por un número igual de átomos, de la misma naturaleza y con la misma disposición espacial). Consideremos la lámina 1:1 como una superposición de planos horizontales (001).

Paralelogramo unidad de los planos 1 y 2.

Paralelogramo unidad de los planos 3 y 4.

Paralelogramo unidad del plano 5.

Paralelogramos unidad y fórmula de la estructura 1:1

Celdilla unidad y fórmula de la estructura 1:1

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Esquema nemotécnico

Celdilla unidad y fórmula estructural 2:1

Paralelogramo unidad de los planos 1 y 2.

Paralelogramo unidad de los planos 3 y 4.

Paralelogramo unidad del plano 3b.

Paralelogramo unidad de los planos 2b y 1b.

Celdilla unidad y fórmula de la estructura 2:1

Esquema nemotécnico

Deducción de las fórmulas estructurales

Estructura 2:1

 Para deducir la fórmula de estos minerales nos fijaremos en que la estructura de estos minerales se reduce a dos capas de tetraedros (completas con los OH que introducirán los octaedros en el centro de los anillos; planos 1, 2, 3, 3b, 2b y 1b) y un sólo plano con los cationes Al y/o Mg (plano 4).

Para deducir la fórmula debemos de ser capaces de representar el plano de tetraedros basal (planos 1, 2 y 3). Para ello tenemos dos opciones. Dibujamos la red completa trazando líneas paralelas y equidistantes; luego igual pero giradas 60 grados; después igual a 120 y que las líneas pasen por la intersecciones de los dos primeros conjuntos de líneas; dibujando finalmente los tetraedros formando anillos hexagonales. O podemos dibujar directamente un anillo de tetraedros sobre un hexágono.

Ahora basta con contabilizar la cantidad de iones que corresponden al paralelogramo unidad.

Contamos oxígenos: 6 O completos (en el dibujo círculos azules marcados con un 1) y 8 O que pertenecen la mitad a este rectángulo unidad (en el dibujo con un 2).Cargas eléctricas: 4 negativas (los 4 oxígenos de los vértices no compartidos).

Silicios: 2 Si completos (en el dibujo círculos rojos marcados con un 1) y 4 mitades (en el dibujo con un 2).

OH: 1 completo (en el dibujo círculos verdes marcados con un 1) y 4 compartida la cuarta parte (en el dibujo con un 4), total 2.

Cargas eléctricas: cada OH aporta una carga negativo, o sea tenemos dos en total.

Es decir en total tenemos: 10 oxígenos, 4 silicios y 2 OH con 6 cargas negativas.

Todo lo anterior es válido para la capa inferior de tetraedros (planos 1, 2 y 3), para tener en cuenta la capa de tetraedros superior (planos 3b, 2b y 1b) habrá que duplicar los valores obtenidos:

Si8 O20 (OH)4 y 12 cargas negativas

Ya sólo nos falta por considerar los Mg o Al (plano 4). Para saber cuantos cationes entran por celdilla unidad nos basta recordar que estas estructuras minerales son eléctricamente neutras. Por tanto hay que neutralizar 12 cargas negativas por lo que se necesitaran 6 Mg o 4 Al. La fórmula sería:

Mg6 Si8 O20 (OH)4 y Al4 Si8 O20 (OH)4, o dividiendo por dos

Mg3 Si4 O10 (OH)2 y Al2 Si4 O10 (OH)2

Estructura 1:1

La estructura 1:1 está formada por la capa basal de tetraedros (planos 1, 2 y 3; idéntica a los de la estructura 2:1), un plano de Mg o Al (plano 4; idéntico al de la estructura 2:1) y un plano de OH.

El plano de tetraedros ya hemos visto que tiene de composición:

10 oxígenos, 4 silicios y 2 OH con 6 cargas negativas.

El de cationes Mg o Al también hemos visto que tiene 6Mg o 4Al, con un total de 12 cargas positivas.

El último plano de OH, tendrá que neutralizar el déficit de carga de los dos planos anteriores: 12 positivas frente a 6 negativas, luego se necesitan aportar otras seis cargas negativas, por lo que este plano tendrá 6 OH.

La fórmula sería:

Mg6 Si4 O10 (OH)8 y Al4 Si4 O10 (OH)8, o la fórmula mitad:

Mg3 Si2 O5 (OH)4 y Al2 Si2 O5 (OH)4

Clasificación Mineralógica

Minerales

Clasificación simple

LAMINARES

Estructura 1:1.

Dioctaédrica: Sin sustituciones. Espesor fijo (7 amstrong). Caolinita Al2 Si2 O5 (OH)4

 Trioctaédrica: Sin sustituciones. Espesor fijo (7 amstrong). Serpentina Mg3 Si2 O5 (OH)4

 

Estructura 2:1.

Dioctaédrica: Sin sustituciones. Espesor fijo (9 amstrong). Pirofilita Al2 Si4 O10 (OH)2

Dioctaédrica: Con sustituciones en la capa tetraédrica. Espesor fijo (10 amstrong). Moscovita K Al2 (Si3 Al) O10 (OH)2

Dioctaédrica: Con sustituciones en la capa octaédrica. Espesor variable (10-18 amstrong). Montmorillonita Na0,4 (Al1,6 Mg0,4) Si4 O10 (OH)2

 Trioctaédrica: Sin sustituciones. Espesor fijo (9 amstrong). Talco Mg3 Si4 O10 (OH)2

Trioctaédrica: Con sustituciones en la capa tetraédrica. Espesor fijo (10 amstrong). Flogopita K Mg3 (Si3 Al) O10 (OH)2

Trioctaédrica: Con sustituciones en la capa octaédrica. Espesor variable (10-18 amstrong). Hectorita Na0,4 (Mg2,6 Li0,4) Si4 O10 (OH)2

 Dioctaédrica y trioctaédrica: Con sustituciones en la capa tetraédrica y octaédrica. Espesor variable (10-14 amstrong). Vermiculita. Fórmula variable.

 

Estructura 2:1+1. Espesor basal de las láminas a 14 amstrong.

Trioctaédricas y dioctaédricas. Con sustituciones en ambas capas. Espesor fijo (14 amstrong). Cloritas. Fórmula variable.

 

FIBROSOS

Sepiolita. Estructura 2:1 con giro de los tetraedros y octaedros cada seis. Espesor variable (12-10 amstrong).

Paligorsquita. Estructura 2:1 con giro de los tetraedros y octaedros cada cuatro. Espesor fijo (10,5 amstrong).

Clasificación Completa