Sustitución iónica ó solución sólida

Sustitución iónica ó solución sólida : Es el resultado de la sustitución de un ión o grupo de iónico en la estructura. Ej. Esfalerita, el zinc es sustituido parcialmente por el hierro. Existen varios tipos:

-Solución sólida sustitucional : es la más frecuente. En estos casos un ión A es sustituido por otro B en la misma posición estructural. Los factores que determinan si la sustitución es parcial o total son:

sustituir sólo si sus radios iónicos difieren: - 15% -30%

forzamos las condiciones como la temperatura. nto más elevada sea mayor será el desorden térmico, y por lo tanto menor la rigurosidad de la estructura, por lo que se produce la sustitución con mayor facilidad. Cuando sean menores las temperaturas sólo se sustituirán los iones cuyos radios difieren muy poco. Ej. Feldespato potásico: a altas temperaturas, la cantidad de Na+ que sustituye al K+ es mucho mayor que a bajas temperaturas, pues esta sustitución prácticamente no se produce. Puede producirse un fenómeno de intermezcla pues podemos distinguir el feldespato sódico del potásico a simple vista. Si un ión monovalente es sustituido por otro divalente, se necesitan otras sustancias en la estructura para que se mantenga la neutralidad electrónica del mineral. Dentro de una solución sólida sustitucional podemos distinguir: Solución catiónica, un catión A puede ser sustituido por otro B. Ej. Na Cl -> K Cl Solución aniónica, un anión X puede ser sustituido por otro Y. Ej. Na Cl -> Na Br  Sustitución Acoplada, en este caso los cationes A²+ es sustituido por otro B³+, debe producirse una sustitución de C+ (monovalente)

2 A ² + B ³ + + C+ Ej. Feldespato plagioclásico, son silicatos alumínicos de Na y Ca, y podemos encontrar ambos extremos de pureza. La sustitución que tiene lugar es acoplada. Na+ + Si4+ Ca²+ + Al³+

 A medida que nos desplazamos, decrece la cantidad de Si4+ por ser sustituido por  el Al³+. Solución sólida intersticial: Entre los átomos o iones o grupos iónicos existe una serie de huecos o intersticiones, que pueden ser ocupados por otros iones. En algunas estructuras cristalinas (silicatadas) que poseen canales, pueden alojarse iones o gases, tanto agua en estado gaseoso como Helio. Estos canales pueden estar parcialmente ocupados o no, dando una composición intermedia. Solución sólida por omisión : se da en los minerales en los que una posición estructural determinada está parcialmente incompleta. Como por ejemplo, la pirrotita o pirrotina. En este mineral, la estructura puede ser descrita como un empaquetamiento hexagonal de S y el Fe ocupa las posiciones octaédricas, es decir, el Fe presenta un número de coordinación 6 con el S. Lo que ocurre es que no todas esas posiciones octaédricas están ocupadas. Hay un porcentaje de vacantes. De tal forma que la composición química de un mineral puede variar  desde:

Fe6 S7 Fe11 S12 Fe (1 - x) S donde 0 " x " 0,2 x = 0 será ocupación octaédrica completa. La neutralidad de esta estructura se conserva con la presencia de Fe³+ para poder  compensar la carga negativa del Azufre. La fórmula general de la pirrotita es : Como las fórmulas de los minerales son bastante complejas, recurrimos a la Representación gráfica en función de los componentes principales. Hay: Diagramas lineales o de Fase: Eje donde representamos en cada extremo el 100% de cada especie, de manera que queda representada el porcentaje del análisis que hemos calculado en una tabla. Diagramas triangulares: cuando hacemos la representación en función de tres componentes. En cada vértice está representado el 100% de cada especie, y en la base opuesta ( cateto opuesto) está el 0%. No sólo sirve para estudiar el porcentaje sino también el alcance: asociaciones de minerales. Ortopiroxenos: elementos constantes. -Líneas de enlace; en rocas dos elementos unidos por una línea. Ej. Fe del olivino junto con cuarzos (Fe) [en canarias no]