FILOSILICATOS [Si O ] [Si O

Filosilicatos : "Planos". Grupo estructural: [Si2 O5 ]2 - Polimerización 3
Serpentina, micas.
Nombre derivado del griego, phyllon = hoja. Todos los miembros de este grupo tienen hábito hojoso o
escamoso y una dirección de exfoliación dominante. Son por lo general blandos de peso específico
relativamente bajo y las laminillas de exfoliación pueden ser flexibles e incluso elásticas. Todas estas
peculiaridades derivan del predominio en la estructura de la hoja Silicio - Oxígeno (capa tetraédrica) de
extensión indefinida.
Tres de los cuatro oxígenos de cada tetraedro están compartidos con los tetraedros vecinos, resultando una
relación Si/O = 2 : 5.
Los silicatos formados por unión de tetraedros de manera que constituyen redes planas bidimensionales con
retículo hexagonal.
FILOSILICATOS
Deducción del grupo
estructural
[Si2 O 5]
2-
4 + Silicio
Oxígeno 2 -
CAPA TETRAÉDRICA
3 amstrong
Perfil
Figura 1
[Si O 4
tetraedro aislado
1
4-
CAPA OCTAÉDRICA
Forman dos hojas de iones OH- coordinados por iones Mg o Al en empaquetamiento hexagonal muy
compacto. Los iones OH- pueden ser considerados como ocupando los vértices de un octaedro regular)
OH
OH
OH
(OH)6 Mg3
Capa de brucita
OH
OH
Capa trioctaédrica
OH
OH
OH
OH
Capa gibbsita
OH
OH
(OH) Mg
2
(OH)6 Al
2
Capa dioctaédrica
(OH)3 Al
OH
Hidroxilos (OH)
Magnesio
Aluminio
4 amstrong
Perfil
Figura 2
Los octaedros se unen compartiendo aristas
2
CAPA OCTAÉDRICA: Los cationes de la capa octaédrica pueden ser divalentes o trivalentes:
Octaédrica de Mg : BRUCITA O TRIOCTAÉDRICA:
 Cuando los cationes son divalentes, por ejemplo, Mg2+ o Fe2+, la capa posee la geometría de la
Brucita Mg3 (OH)6 ; Mg (OH)2. Si un Mg2+ está coordinado con 6 OH- , como cada OH- es
compartido por tres octaedros: 6 x 1/3 = 2 OH- cada Mg2+. OH
OH = 2 La estructura de la brucita consta de Mg2+ coordinado octaédricamente al (OH)-, con los
octaedros compartiendo las aristas, que forman una capa. Como cada grupo (OH)- es compartido
por tres octaedros contiguos, los enlaces Mg2+ a (OH)- poseen una v. e = 1/3 . Con tres de estos
enlaces (3 x 1/3 = 1 ) el grupo (OH)- se neutraliza. Por esta razón las capas de la estructura de la
brucita se mantienen unidas únicamente por enlaces residuales débiles.
* Cada posición catiónica está ocupada. En esta capa se originan seis enlaces de Mg2+ , cada uno
con v.e. = 2/6 = 1/3. Tres de tales enlaces irradian de cada oxígeno o grupo (OH), neutralizando así
la mitad de la carga del oxígeno y toda la del OH. De una capa donde cada oxígeno o grupo OH
está rodeado por tres cationes, como en la brucita, Mg (OH)2, de dice que posee una estructura
trioctaédrica.
 La Brucita, Mg (OH)2, está formada por dos láminas de OH, entre las cuales el Mg está
coordinado en octaedros. Esto puede simbolizarse en la forma, Mg 3 OH 3
OH
Capa trioctaédrica
3
(BRUCITA)
Son capas formadas por octaedros cuyos vértices están ocupados por hidroxilos (OH)
1/3 OH 1/3 OH Hidroxilos (OH)
1/3 OH Capa de brucita (OH)6 Mg
3
2+
Magnesio (Mg)
1/3 OH -
1/3 OH 1/3 OH -
Cada vértice es compartido por tres octaedros
3
(OH) Mg
2
Octaédrica de Al: GIBBSITA O DIOCTAÉDRICA:
 La estructura de la Gibbsita Al2 (OH)6; Al (OH)3 , es en principio idéntica a la de la brucita,
excepto en que , a causa de los requisitos de la carga, 1 / 3 de las posiciones de los cationes
coordinados octaédricamente están en ellos vacantes.
* Cuando los cationes de la capa octaédrica son trivalentes, el balance de carga se mantiene
cuando una de cada tres posiciones catiónicas está desocupada. Esta estructura en capas, en la
cual cada oxígeno o grupo OH está rodeado solo por dos cationes, se llama dioctaédrica.
 El tipo de estructura de la brucita se denomina trioctaédrico (cada grupo OH - está rodeado de
tres posiciones ocupadas octaédricamente).
 El tipo de estructura de la gibbsita se denomina dioctaédrico (solo 2 de las tres posiciones de los
cationes coordinados octaédricamente están ocupadas).
 La Gibbsita, Al (OH)3, está formada por dos láminas de OH, entre las cuales el Al está
coordinado en octaedros. Esto puede simbolizarse en la forma, Al2 .OH 3
OH
3
Capa dioctaédrica (GIBBSITA)
Son capas formadas por octaedros cuyos vértices están ocupados por hidroxilos (OH)
1/3 OH -
Hidroxilos (OH)
1/3 OH Capa gibbsita (OH)6 Al
2
1/3 OH Aluminio (Al)
3+
(OH)3 Al
1/3 OH -
1/3 OH 1/3 OH -
Cada vértice es compartido por tres octaedros
La mayor parte de los miembros de los filosilicatos son portadores de hidroxilos y tienen los
grupos (OH)- localizados en el centro de los anillos senarios de tetraedros, a la misma altura que los
oxígenos de los vértices no compartidos en los tetraedros de SiO4.
Cuando los iones, externos a la hoja de Si2 O5, están enlazados a las hojas, se encuentran
coordinados con dos oxígenos y un OH. El tamaño del triángulo entre dos oxígenos y un (OH) es
aproximadamente el mismo (pero no idénticos) a la cara triangular de un octaedro XO6 (en donde
X es comúnmente Mg o Al). Esto significa que es posible enlazar a una red regular de oxígenos
3apicales y grupos (OH) de composición (Si2 O5OH) una lámina de octaedros regulares, donde
cada octaedro está inclinado sobre uno de sus lados triangulares. Cuando estas láminas tetraédricas
y octaédricas están unidas se obtiene la geometría general de las estructuras de la antigorita o
caolinita.
4
1) T - O =
T:
7amstrong
2-
+ OH- centro anillo senario = (Si2 O5OH)3-
Hoja tetraédrica: [Si2 O5]
O: Hoja octaédrica: Mg3 (OH)6 (trioctaédrica) ó Al2 (OH)6 (dioctaédrica)
Si reemplazamos dos de los grupos (OH)- en un lado de una capa de brucita por dos
oxígenos apicales de una hoja Si2O5 , obtenemos Mg3 . Si 2 O 5 OH libre en el centro
OH
3
Esto significa que el otro lado de la estructura de la brucita no está conectado a una hoja de Si2O5.
Esta estructura corresponde a la antigorita Mg3Si2O5(OH)4. La estructura equivalente con una hoja
dioctaédrica es la caolinita, Al2Si2O5(OH)4. En resumen, las estructuras de la antigorita y la
caolinita están formadas por una hoja tetraédrica "t" y una hoja octaédrica "o" dando lugar a capas
"t - o" . Estas capas "t - o" son eléctricamente neutras y están enlazadas entre sí por fuerzas débiles
de van der Waals.
OH -
OH
T
O
=
1/3 OH =
=
=
=
=
=
1/3 O=
Si 2 O 5 OH - = -3x1/3= -1
O= 1/3
= 1 OH -
=
O
=
=
M
2+
ó
Al
3+
+ 2 ó +3
(OH) 2
=
=
=
OH -
=
=
=
=
1/3
OH -
OH 1/3
=
Capa tetraédrica con un grupo OH libre en el centro del hexágono
OH - 1/3
(OH) 3
5
= 1 OH -
= -1
cada OH - girado 60º
arriba y abajo
2) T - O - T =
10 amstrong
 Sin embargo podemos deducir más miembros del grupo de los filosilicatos conectando las hojas
tetraédricas por ambos lados de la hoja "o". Así se producen los emparedados del tipo "t - o - t"
como el talco Mg3Si4O10 (OH)2 y la pirofilita Al2 Si4O10 (OH)2.

Podemos comenzar de nuevo con la brucita Mg3
OH
OH
3
y reemplazar dos grupos (OH), tanto de
3
las capas superiores como de las inferiores de OH, por dos oxígenos de las láminas de Si2O5, dando
Si 2 O 5 OH
o Mg3 Si4 O10 (OH)2 , talco.
Si 2 O 5 OH
Si 2 O 5 OH
De igual modo, la gibbsita Al2 OH 3 se convierte en Al2
Si 2 O 5 OH
OH 3
lugar a Mg3

reemplazando 2 grupos
(OH) de ambos lados de de la hoja de la gibbsita por oxígenos de las láminas Si2O5 ; así se obtiene
la pirofilita Al2Si4O10 (OH)2.

La estructura del talco es igual a la de la pirofilita pero con Mg en todos los huecos.
T
OH -
O=
Si 2 O 5 OH -
O=
M 2+ ó
O
OH -
O=
O=
Al 3+
Si 2 O 5 OH Si 2 O 5 OH -
Si 2 O 5 OH -
T
Los emparedados "t - o - t" son eléctricamente neutros y forman unidades
estructuralmente estables que se conectan entre sí por enlaces de Van der Waals. Como
estos enlaces son muy débiles, es lógico que estas estructuras presenten una exfoliación
excelente, fácil deslizamiento y aspecto grasoso, características típicas de los minerales talco
y pirofilita.
Sustituciones de Si por Al dejando cargas libres:
1/4 y 1/2
a) con una carga eléctrica libre:
Podemos avanzar un paso más en el proceso de evolución de las estructuras de los
filosilicatos sustituyendo algunos de los Si en las posiciones tetraédricas de las hojas de
Si2O5 por Al. Como el Al es trivalente y el Si tetravalente, cada sustitución de este tipo hace
aparecer una carga eléctrica libre en la superficie del "sandwich" t - o - t .
6
1/4. Si el aluminio sustituye uno de cada cuatro Si, se produce una carga de magnitud
significativa para unir los cationes monovalentes en coordinación regular 12 entre los
emparedados t - o - t. En virtud de estos enlaces "sandwich" - catión -"sandwich", la
estructura se mantiene más firmemente unida, la facilidad de deslizamiento disminuye, la
dureza crece y el aspecto resbaladizo desaparece. Las estructuras minerales resultantes son
las micas reales.
 En el grupo trioctaédrico de micas el catión puede ser K+, como en la moscovita, o Na+ como
en la paragonita. Es fácil recordar las fórmulas de las micas sabiendo que uno de los aluminios está
en la posiciones tetraédricas y se escriben las fórmulas de acuerdo con ello. Así:
Trioctaédrica
KMg3 (Al SI3O10) (OH)2
Flogopita
1
(-) K+
Dioctaédrica
KAl2 (AlSi3O10 (OH)2
Moscovita
(-) K+
Dioctaédrica
NaAl2 (AlSi3O10 (OH)2
Paragonita
(-) Na+
(isoestructural de la moscovita)
b) con dos cargas eléctricas libres:
1/2.
Si la mitad del silicio en las posiciones tetraédricas de las capas Si2O5, están
sustituidos por aluminio, quedan disponibles dos cargas por cada hoja "t - o - t" para ligar un
catión entre ellas. Así iones tales como el Ca2+ y, en menor extensión, el Ba2+ pueden entrar
en la estructura de las micas y ser mantenidos por enlaces iónicos entre las capas de hojas
triples. En estas estructuras en el enlace entre capas es tan fuerte que disminuye la calidad de
la exfoliación, aumenta la dureza, se pierde casi por completo la flexibilidad de las capas y
aumenta el peso específico. Los minerales resultantes son las micas frágiles, representadas
por:
Trioctaédrica
CaMg3 (Al2 SI2O10) (OH)2
Xantofila
Dioctaédrica
CaAl2 (Al2 Si2O10 (OH)2
Margarita
(2 -) Ca2+
(2 -) Ca2+
Entre los miembros de las series dioctaédricas y trioctaédrica la solución sólida es escasa, si
bien puede haber sustitución iónica amplia y sustancialmente completa del magnesio por el
hierro ferroso, o del aluminio por el hierro férrico, o del sodio por el calcio, en posiciones
adecuadas.
Al árbol genealógico de los filosilicatos pueden ser añadidas unas cuantas ramas. La
importante familia de las cloritas puede ser descrita según la misma estructura de capas
dobles del talco (o pirofilita), interestratificada con hojas simples octaédricas de brucita (o
gibbsita), lo que conduce a la fórmula Mg3 Si4O10 (OH)2 · Mg3(OH)6. Sin embargo en
la mayoría de las cloritas, el magnesio puede estar sustituido por aluminio, hierro ferroso y
férrico en posiciones octaédricas, tanto en las capas de talco como en las hojas de brucita, y
el silicio puede estar sustituido por el aluminio en las posiciones tetraédricas.
1
representa los enlaces
7
T
O
T
Clorita
14
amstrong
Brucita o gibbsita (hojas simples octaédricas)
T
O
T
La fórmula general sería:
Mg3
Si4
O10 (OH)2 · Mg3 (OH)6
talco
Puede estar sustituido por
Al en los tetraedros
Pueden estar sustituidos por Al(3+), Fe(2+), Fe(3+)
en posiciones octaédricas
Esto nos lleva a la fórmula de la clorita :
Mg3
(Mg, Fe2+, Fe3+, Al)3
Si4
O10 (OH)2 · Mg3 (OH)6
(Al, Si)4 (OH)2 · (Mg, Fe2+, Fe3+, Al)3 (OH)6
8
Vermiculitas: su grupo puede ser derivado de la estructura del talco por inserción de hojas de agua
molecular en láminas definidas de 4,98 Å de espesor de dos moléculas de agua.
(Mg, Ca)0,3 (Mg, Fe, Al)3,0 (Al, Si)4 O10 (OH)4 · 8H2O
La presencia de iones intercambiables localizados entre capas de moléculas de agua y la capacidad
de la estructura para retener cantidades variables de agua son de importancia en la agricultura .
Cuando la estructura de la vermiculita está saturada de agua el espaciado basal es aproximadamente
14,8 Å. Esta agua puede extraerse gradualmente, como muestra una secuencia de colapsos
discontinuos a lo largo del eje c conduciendo a un espaciado basal de unos 9,0 Å para una
vermiculita sin agua interpuesta.
Montmorillonita (o esmectita): puede deducirse de la estructura de la pirofilita por inserción de
láminas de agua molecular que contengan cationes libres entre las capas triples t-o-t de la pirofilita,
conduciendo ello a una estructura que es esencialmente idéntica a la vermiculita.
Los miembros de la vermiculita y montmorillonita exhiben una capacidad única para hincharse
debido a la incorporación de grandes cantidades de agua interpuestas.
(Al, Mg)8 (Si4 O10)4 (OH)8 · 12 H2O
Si la sustitución de silicio por el aluminio tiene lugar, al azar, en las posiciones tetraédricas de las
hojas de la pirofilita, pueden no haber suficientes cargas agregadas sobre las capas triples para
producir una estructura ordenada tipo mica, con todas las posiciones de cationes entre capas
ocupadas. Localmente, sin embargo, algunas posiciones catiónicas pueden estar ocupadas, dando
lugar a propiedades intermedias entre las arcillas y las micas, cuadro que puede complicarse aún
más con la entrada de agua molecular. Los minerales de este tipo ricos en K, intermedios entre las
arcillas montmorilloníticas y las micas, son considerados como pertenecientes al grupo de la Illita o
hidromicas
9
2-
Filosilicatos: En su estructura pueden entrar a formar parte: capas tetraédricas (Si O ) y capas octaédricas
2
5
que pueden ser trioctaédricas [Brucita (Mg) ] o dioctaédrica [Gibbsita (Al) ]. Brucita y Gibbsita son eléctricamente
neutras, pero la capa tetraédrica tiene el oxígeno apical libre.
Bilaminares
T-O
Dioctaédricas
Trilaminares T - O - T
Dioctaédricas
Trioctaédricas
Gibbsita
A
Gibbsita
Brucita
T
O
Van der waals
A
a)
Antigorita
Mg3 Si 2 O 5(OH)
(OH 3
Al2 Si 2 O 5(OH) 4
Talco
Al2 Si 2 O 5 (OH)
Si 2 O 5 (OH)
Dos oxígenos desplazan por arriba 2 OH del octaedro.
3
M
Pirofilita
T
O
(OH
Brucita
Eléctricamente neutras
Van der waals
Al2 Si 2 O 5(OH)
T
O
T
A
M
Caolinita
M
Van der waals
M
T
O
Trioctaédricas
T
O
T
A
Mg3 Si 2 O 5(OH) 4
Al2
T
O
T
Si 4 O 10 (OH) 2
T
O
T
Al sustituido por Mg
Illita (arcilla - mica)
Si sustituido por Al
Mg sustituido por Ca, Fe, Al
Clorita (+ hojas brucita)
Si sustituido por Al
K sustituido por Ca y Mg
Si sustituido por Al
Mg sustituido por Al, Fe
3+
Con sustituciones en los tetraedros de Si 4 + por Al
K (moscovita)
Si 4 + por Al 3 +
K (lepidolita) (Li por Al)
Van der waals
Mg3 Si 4 O 10 (OH) 2
Derivan :
Cationes
Derivan :
Montmorillonita (ambas inserción agua) Vermiculita
b)
Eléctricamente neutras
Mg3 Si 2 O 5 (OH)
Si 2O 5 (OH)
K (flogopita)
proporción 1/4
Na (paragonita)
K (biotita) (Fe por Mg)
1+
Si
4+
3+
por Al
proporción 1/2
Ca (margarita)
2+
Ca (xantofilita)
Ejemplos trilaminares
Ejemplos Bilaminares
Pirofilita
Minerales de arcilla Montmorillonita
*Illita (hidromica)
DIOCTAÉDRICO
(Gibbsita)
Caolinita
Nacrita
Min arcilla Dickita
Halloisita
DIOCTAÉDRICO
(Gibbsita)
Moscovita (mica incolora de K)
Grupo de las micas Paragonita (mica incolora de Na)
Margarita (mica dura de Ca)
(halloysita)
Talco
Minerales de arcilla Vermiculita
*Illita (hidromica)
Flogopita (mica de K)
Grupo de las micas Biotita (mica oscura de Fe)
Antigorita
TRIOCTAÉDRICOS
(Brucita)
Grupo
Serpentinas
(laminar)
Crisotilo: fibrosa TRIOCTAÉDRICO
Sepiolita
(Brucita)
Xantofilita (mica de Ca quebradiza)
Lepidolita (mica de Li)
Clorita
(Palygorskita y
Attapulgita)
Grupo de las cloritas Pennina
Crisocola
10