Universidad de AntofagastaFacultad de Ingeniería

Departamento Ingeniería en Minas

13 de Agosto de 2015Mineralogía y Petrografía

Trabajo de Investigación

AUTORESPaulette Ampuero DuranDiego Araya RiveraPaula Chambel GarcésMitchel Morales Toro

PROFESORANilza Valesca Rivera Bonilla

Nesosilicatos

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Índice

INTRODUCCIÓN........................................................................................2

NESOSILICATOS........................................................................................3

NESOSILICATOS CON CATIONES...........................................................................4Olivino......................................................................................................4Granates..................................................................................................5Circón.......................................................................................................6

NESOSILICATOS CON ANIONES ADICIONALES..........................................................6Aluminosilicatos.......................................................................................6Topacio....................................................................................................8Humita.....................................................................................................9

CONCLUSIÓN..........................................................................................10

BIBLIOGRAFÍA.........................................................................................11

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Introducción

Los Silicatos son una clase de minerales conformados por varios elementos en combinación con el silicio y el oxígeno, que son los elementos más abundantes de la corteza terrestre, es por esto que los Silicatos componen el 95 por ciento de la corteza terrestre.

Son de gran importancia porque muchos son preciosos como las gemas y se explotan industrialmente, además de ser los materiales cerámicos más importantes y que contribuyen a nuestra civilización de manera muy diversa, un ejemplo de ello son los ladrillos, el cemento, las piedras y el vidrio que se utiliza en la vida diaria para construcción, son materiales que nacen principalmente de estos minerales.

A su vez los Silicatos se dividen en seis subclases las cuales son: Nesosilicatos, Sorosilicatos, Ciclosilicatos, Inosilicatos, Filosilicatos y Tectosilicatos.

En muchos terrenos el hierro y el magnesio que las plantas necesitan durante su ciclo vegetativo proceden de la alteración de los minerales conocidos como Nesosilicatos; conocer su estructura y propiedades generales ayudan a gestionar con eficacia los suelos desarrollados sobre materiales ricos en minerales de este tipo.

Este informe está enfocado en los Nesosilicatos, los cuales son un grupo de Silicatos conformado con tetraedros SiO4 independientes, los minerales de este grupo poseen valores altos de peso específico y dureza, su hábito cristalino suele ser equidimensional y no poseen direcciones pronunciadas de exfoliación.

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Nesosilicatos

Los Nesosilicatos son una división de los silicatos, estos se diferencian ya que están compuesto por átomos de silicio y oxigeno unidos por enlaces covalentes, ya sean uniones iónicas o de cationes, siendo muy diversos.

De una forma más específica estos Nesosilicatos se caracterizan porque los tetraedros de sílice (SiO4) aparecen aislados entre sí, no compartiendo ningún oxígeno, como radicales isla. Por tanto, cada uno de los cuatro oxígenos del tetraedro posee una valencia libre o carga sin saturar que habrá de ser compensada por cationes que sirven de enlace entre los tetraedros además de intervenir en la configuración de la estructura (Fig. 1)

Fig. 1 Configuración Estructural Nesosilicatos.

Así, la unidad estructural queda formada por un único tetraedro SiO4 con cuatro cargas negativas libres. Como se ve, la relación Si/O es de 1:4. (1 Silicio y 4 de Oxigeno)

Por otra parte, el enlace Si-O es muy fuerte, lo que confiere a estos minerales una dureza y densidad elevada, debido a que el empaquetamiento atómico de las estructuras es muy complejo. Y además posee un alto índice de refracción y mala o nula exfoliación.

En cuanto a su estabilidad frente a los procesos de alteración los Nesosilicatos son, en el esquema general de los silicatos, los más rápidamente meteorizables puesto que presentan un elevado número de óxidos poco energéticos comparativamente a otras estructuras más complejas con mayor número de enlaces oxigeno-silicio. Sin embargo, su persistencia en los suelos está determinada por el tipo de catión dominante y ello explica que algunos de sus representantes solo aparezcan en suelos jóvenes, mientras que otros se utilicen incluso como “marcadores” del tiempo transcurrido desde la formación

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hasta el momento actual.

Principalmente en los Nesosilicatos se pueden dividir en:

1. Cationes divalentes:

Estos son aquellos cationes con presencia únicamente divalentes. De fórmula general:

Donde:

X = Mg, Fe, Ca.

2. Con presencia de cationes divalentes y trivalentes. De fórmula general:

Donde:

X = Ca, Fe.

Y = Fe, Al, Cr

Además, pueden existir aniones adicionales, dando lugar a una mayor variedad de minerales, por lo cual se pueden dividir en dos grupos más generales: los Nesosilicatos con cationes y los Nesosilicatos con aniones adicionales.

En función de lo anterior, tenemos las siguientes familias de Nesosilicatos:

Nesosilicatos con cationesOlivino: También denominado Peridoto, es un silicato ferromagnesiano de fórmula SiO4(Fe, Mg)2. La proporción relativa de hierro y magnesio es variable formándose así una serie isomorfa continua de minerales que, genéricamente, se llaman Olivino, pero que cuando hay ausencia de hierro se conoce por Forsterita y cuando no hay magnesio se denomina Fayalita. Los olivinos suelen ser los primeros minerales que cristalizan (serie de Bown), con los materiales todavía a elevadas temperaturas, por lo que su resistencia a la alteración (serie de Goldich) es baja.

SiO4 X3 Y2

SiO4 X2

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Propiedades Sistema de cristalización: rómbico.Hábito: tabular, acicular o dendrítico. Dureza: de 6,5 a 7Densidad: de 3,2 a 4,2 g/cm3 cm según su riqueza en hierro.Origen fundamental: magmático.Color de la raya: blanco Color: los ricos en Mg incoloros

Los ricos en Fe verdes o pardos Aplicación: joyería, arena refractaria para la industria de la

fundición.Presencia: es un mineral esencial en una serie de rocas ígneas:

Peridotita, Gabro olivínico, Dolerita olivínica y Basalto olivínico.

Granates: Los granates son minerales de composición química muy variable, definiéndose como silicatos dobles de fórmula genérica (SiO4)3D3T2 donde D es un catión divalente (calcio, hierro, magnesio, manganeso) y T uno trivalente (aluminio, hierro, cromo, titanio).

Propiedades Sistema de cristalización: regular.Dureza: de 6,5 a 7,5. Densidad: de 3,4 a 4,3 g/cm3. Color: virtualmente todos excepto azulColor de la raya: blanca Aplicación: gemas, abrasivos por su dureza

Origen: fundamentalmente, de metamorfismo, aunque también puede tener origen magmático.

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Circón: Silicato de zirconio, de fórmula SiO4Zr. El circón es el mineral más antiguo conocido de la tierra y uno de los minerales más abundantes en la corteza terrestre. Se formó como primer producto de cristalización de rocas magmaticas como el granito o de rocas alcalinas como las pegmatitas o la sienita. La fórmula del circón puede variar puesto que el circonio o el silicio de su estructura pueden ser sustituidos por otros elementos; se han encontrado casos con un contenido en óxidos de hafnio (HfO2), hasta del 30%, hasta un 12% de óxido de torio (ThO2) o un 1% de óxido de uranio (U3O8).Se reconoce porque está caracterizado por la formación de cristales frecuentemente de color pardo. Variando el color del mineral desde incoloro hasta negro.

Propiedades Color: incoloro, amarillo, rojo, verde, azul, violeta y negroColor de la raya: blanco.Sistema de cristalización: tetragonal.Dureza: 7,5. Densidad: 4,6 g/cm3. Origen fundamental: magmático.Fractura: concoidea.Aplicación: gema (cuando es transparente)

Nesosilicatos con aniones adicionalesAluminosilicatos: Existen tres minerales petrogénicos, todos ellos con origen fundamental de metamorfismo, accidentales en este tipo de rocas y con la misma fórmula estequiométrica Al2Si O 5: Andalucita, Sillimanita y Distena.

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Las propiedades físicas de estos tres minerales son las siguientes:

a) Andalucita: es llamada como Andalucía, la provincia de España donde se descubrió por primera vez. Depósitos se encuentran en Australia, Brasil, Canadá, Rusia, España (Andalucía), Sri Lanka y los Estados Unidos.

Propiedades Sistema de cristalización: rómbicoDureza: 7,5.Densidad: 3,1 a 3,2 g/cm3.Color: amarillo-verde, verde, rojo pardusco, marrón rojizo.Color de la raya: Blanco.Aplicación: bujías de motor, porcelanas, gema cuando es blanca.

b) Distena o Cianita: La cianita es alargada. Sus cristales columnares son normalmente un buen comienzo para identificar el espécimen de cianita. Su color (cuando es azul) la define también perfectamente. Otra característica es que suele estar mezclada con minerales. Se usa en la fabricación de útiles de electricidad, pero principalmente en productos refractarios y cerámicos, inclusive la porcelana.

Propiedades Sistema de cristalización: triclínicoDureza: en dirección vertical, de 4 a 4,5, y en dirección transversal de 6 a 7.Densidad: de 3,6 a 3,7 g/cm3.Color de la raya: blancoColor: azul, gris, blanco, verde.Aplicación: bujías y porcelanas refractarias.

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c) Sillimanita o Fibrolita: Suele presentarse en agregados de cristales largos, bacilares, fibrosos, a veces curvados que le confieren un aspecto de cuervo. también en masas columnares o fibrosas o en cantos rodados. Se usa para endurecer a los productos cerámicos.

Propiedades Sistema de cristalización: rómbicoDureza: 6 a 7.Densidad: 3,2 g/cm3Color: Azulado, incoloro, gris, verde gris, verduzco parduzco.Color de la raya: Blanca. Aplicación: porcelana.

Topacio: Su nombre deriva de la isla de "Topazion" en el mar rojo. Esta palabra se utilizaba para cualquier piedra amarilla. También podría derivar de un término sánscrito que significaba "fuego".

Propiedades Sistema de cristalización: OrtorrómbicoColor: Amarillo, transparente o blancoBrillo: Vítreo.Dureza: 8Densidad: 3.57 a 3.59 g/cm3Aplicación: gema.

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Humita: Químicamente es un Nesosilicato de magnesio con cationes fluoruro. Es tan frecuente la presencia de impurezas de hierro sustituyendo en la fórmula parcialmente al magnesio que para algunos autores lo consideran parte de su fórmula química; para la Asociación Mineralógica Internacional se considera válida la fórmula pura sin hierro.

Tipos:Condrodita : Mg5 (Si O4)2 (OH,F)2Cloritoide: (Fe,Mg)2Al4O2(Si O4)2(OH)4Datolita: Ca B (Si O4)(OH)Esfena o Titanita: Ca Ti O (Si O4)

Propiedades Color: Blanco, amarillo, naranja-oscuro o marrónSistema cristalino: OrtorrómbicoDureza: 6 - 6,5 (Mohs)Densidad: 3,15

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Conclusión

Del presente informe se puede concluir que los minerales, no son simples rocas, sino que son de gran importancia, ya que se pueden utilizar en la vida diaria para la construcción o como piedras preciosas. Estos poseen características sumamente importantes, que permiten diferenciar minerales que a simple vista son muy similares; estas características pueden ser físicas como el color, el brillo, la dureza, entre otras; y químicas, como su composición o configuración estructural.

Existen diversos grupos de minerales, en este caso en particular se abordó el grupo de los silicatos, que corresponde al más abundante de la corteza terrestre componiendo el 95 por ciento de esta, el cual a su vez se divide en 6 grupos: Nesosilicatos, Sorosilicatos, Ciclosilicatos, Inosilicatos, Filosilicatos y Tectosilicatos.

En el presente informe se investigó sobre los Nesosilicatos, entre los principales aportes se logró aprender sobre su composición estructural, la cual corresponde a un tetraedro formado por un átomo de sílice unido, por enlaces covalentes, a 4 átomos de oxígeno, y que los Nesosilicatos a su vez se dividen en dos grupos: con cationes y con aniones adicionales.

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Bibliografía

http://platea.pntic.mec.es/~cmarti3/GEO/MIN/neso.htm

http://www2.montes.upm.es/Dptos/dsrn/Edafologia/aplicaciones/GIMR/page.php?q=dd650d2bb14

https://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/12889/Nesosilicatos.pdf?sequence=3

https://www.ucm.es/data/cont/media/www/pag-15563/Mine%20de%20silicatos%20-%20Nesosilicatos%20-%20ppt%204%20de%204%20-%20Mane.pdf

https://www.ucm.es/data/cont/media/www/pag-15563/Mine%20de%20silicatos%20-%20Nesosilicatos%20-%20ppt%201%20de%204%20-%20Mane.pdf