Silicatos

SÍLICE •

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Es uno de los componentes de la arena. Una de las formas en que aparece naturalmente es el cuarzo.

El óxido de silicio se usa, entre otras cosas, para hacer vidrio artificial, cerámicas y cemento.

Malla de fibra de sílice para el aislamiento térmico.

Haz de fibras ópticas compuesto de sílice de alta pureza.

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 Algunos materiales cerámicos contienen enlaces covalentes. Un ejemplo es la forma cristobalita del SiO, o sílice, que es una materia prima importante para los productos cerámicos (figura), La disposición de los átomos en la celda unitaria proporciona la coordinación adecuada, equilibra la carga y, además, asegura que no se viole la direccionalidad de los enlaces covalentes.

En el sílice, el enlace covalente requiere que los átomos de silicio tengan cuatro vecinos cercanos (cuatro átomos de oxígeno), creando así una estructura tetraédrica. Los tetraedros de siliciooxígeno son las unidades estructurales fundamentales del sílice, de las arcillas y de silicatos vítreos.

FIGURA Estructura cristalina de la cristobalita, una de las formas del Si02.

LA ESTRUCTURA DE LOS VIDRIOS CERÁMICOS

Los materiales cerámicos no cristalinos más importantes son los vidrios. Un vidrio es un material sólido que se ha endurecido y vuelto rígido sin cristalizar. En cierta forma, el vidrio es parecido a un líquido subenfriado. Sin embargo, por debajo de la temperatura de transición del vidrio (figura ), se reduce la velocidad de contracción volumétrica por enfriamiento y el material se puede considerar un vidrio y no un líquido subenfriado.

FIGURA Cuando el sílice se cristaliza durante el enfriamiento, se observa un cambio súbito de densidad. Para el sílice vítreo, sin embargo, el cambio en la pendiente de la temperatura de transición del vidrio indica la formación de un vidrio a partir del líquido subenfriado.

Las estructuras vítreas se producen al unirse los tetraedros de sílice u otros grupos iónicos, para producir una estructura reticular no cristalina, pero sólida (figura).

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FIGURA Estructuras cristalina y vítrea de silicatos. Ambas estructuras tienen orden de corto alcance, pero solamente la estructura cristalina tiene orden de largo alcance.

SILICATOS

ESTRUCTURAS DE SILICATOS Gran número de materiales cerámicos contienen estructuras de silicatos que constan de átomos de silicio y oxígeno (iones) enlazados entre sí en diversas distribuciones. Puesto que el silicio y el oxígeno son los dos elementos más abundantes en la corteza terrestre. Muchos silicatos son útiles para materiales de ingeniería debido a su bajo costo, disponibilidad y propiedades especiales.

UNIDAD ESTRUCTURAL BÁSICA DE LAS ESTRUCTURAS DE SILICATOS El bloque de construcción básico de los silicatos es el ion tetraédrico (Si O44-)

Distribución del enlace atómico del ion tetraédrico Si O 44-.

El enlace Si-O es, aproximadamente, 50 por ciento covalente y 50 por ciento iónico

ESTRUCTURA DE CADENA DE SILICATO Como cada oxígeno del tetraedro de silicato tiene un electrón disponible para enlazarse, se pueden producir muy diferentes tipos de estructuras de silicato. Si dos esquinas de cada tetraedro de Si están unidas con las esquinas de otro tetraedro, se obtiene una cadena o una estructura de anillo con la fórmula química unitaria de SiO 3 2-.

Estructura de cadena de silicato.

ESTRUCTURAS LAMINARES DE SILICATOS Las estructuras laminares de silicatos se forman cuando tres esquinas de un mismo plano de un tetraedro de silicato están enlazadas a las esquinas de otros tres tetraedros de silicato

Estructura de lámina de silicato.

Estas láminas de silicato pueden enlazarse con otros tipos de láminas estructurales debido a que queda todavía un oxígeno no enlazado en cada tetraedro de silicato

Diagrama esquemático de la formación de caolinita Imagen de placas de caolinita obtenidas mediante MEB

CLASIFICACION

NESOSILICATOS SOROSILICATOS CICLOSILICATOS INOSILICATOS TECTOSILICATOS FILOSILICATOS

NESOSILICATOS ESTRUCTURA CRISTALINA FORMADA POR TETRAEDROS SENCILLOS SEPARADOS POR CATIONES METALICOS

SOROSILICATOS ESTRUCTURAS CRISTALINAS FORMADA POR DOS TETRAEDROS DE SILICATO QUE COMPARTEN UNO DE LOS OXIGENOS DE UN VERTICE EPIDOTA  MELILITA  TORVEITITA  HEMIMORFITA  LAWSONITA 

CICLOSILICATOS •

ESTRUCTURA CRISTALINA FORMADA POR LA UNION DE 3,4 O 6 TETRAEDROS.

TURMALINA  BERILO  DIOPTASA 

INOSILICATOS •

ESTRUCTURA CRISTALINA FORMADA POR GRUPOS TETRAEDROS UNIDOS ENTRE SI, DANDO LUGAR A CADENAS SENCILLA O DOBLE, DE ESTRUCTURA  ABIERTA O CERRADA.

PIROXENO   ANFIBOL  PIROXENOIDE   ANFIBOLOIDE 

FILOSILICATOS •

ESTRUCTURA CRISTALINA FORMADA POR TETRAEDROS UNIDOS QUE DAN LUGAR A ANILLOS HEXAGONALES, FORMANDO CAPAS REFLEJANDOSE LA ESTRUCTURA EN EL MINERAL.

CLORITA  MICAS  PIROFILITA  CAOLINITA  TALCO 

TECTOSILICATOS •

SON LOSDIMENCIONAL EN LA QUE CADA OXIGENO SILICATOS DE ESTRUCTURA MAS COMPLEJA SE FORMA POR TETRAEDROS QUE CONFIGURAN UNA RED TRIDIMENCIONAL EN LA QUE CADA OXIGENO ES COMPARTIDO POR DOS ATOMOS DE SILICIO.

CUARZO  TRIDIMITA  CRISTOBALITA  FELDESPATOS  ZEOLITA  ESCAPOLITA 

 APLICACIONES DE LOS SILICATOS

CEMENTO (SILICATO TRADICIONAL) •

cementos con elevado contenido de silicatos tricálcicos se denominan: calientes. Los cementos obtendrán rápidamente las características resistentes

CIRCÓN

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Con este material se fabrican cuchillos resistentes y de gran filo

TURMALINA

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La turmalina es usada principalmente para equipamiento de medición de presión, especialmente en instrumentación submarina y equipamiento de guerra.

CAOLINITA

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La caolinita es una arcilla blanca muy pura que se utiliza para la fabricación de porcelanas También es utilizada en ciertos medicamentos y como agente adsorbente.

CUARZO

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Los usos que se le dan a este mineral varían desde instrumentos ópticos, a gemas, placas de oscilación y papel lija