Silicatos

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Classificação dos 
Silicatos 
Profa. Dra. Cristiane Heredia Gomes 
Os silicatos 
• De todas as classes minerais a mais importante é a dos 
silicatos a qual pertencem mais de 90% dos minerais 
formadores de rochas. Os silicatos são 40% dos minerais 
mais comuns, bem como 25% dos minerais conhecidos. 
• A unidade fundamental sobre a qual se 
baseia a estrutura de todos os silicatos é um 
tetraedro, onde os vértices são ocupados 
por íons de oxigênio rodeando um íon de 
silício. Esta forma geométrica é denominada 
de Tetraedro de sílica. A ligação que une 
estes íons é 50% iônica e 50% covalente. 
Química Cristalina 
 
Para entender como os minerais interagem entre si é 
necessário compreender a química cristalina dos 
grupos de minerais. 
 
É necessário também saber: 
 
 o intervalo de composição química para o grupo de 
minerais específicos; 
 como a composição química afeta o equilíbrio do 
mineral; 
 como tudo isto afeta a estabilidade dos minerais. 
 
Estruturas cristalinas e seus determinantes 
São arranjos regulares, tridimensionais, de átomos no espaço 
 
- A regularidade com que os átomos se agregam nos sólidos 
decorre de condições geométricas impostas pelos átomos 
envolvidos, pelo tipo de: 
 
 - ligação atômica; 
 
 - neutralidade eletrostática; 
 
 - configuração geométrica (empacotamento). 
 
•São descritas através de um conceito geométrico chamado REDE 
ESPACIAL. 
Relembrar é viver! 
• A natureza das ligações químicas 
• 1. Ligações iônicas: ocorre quando os íons estão unidos na 
estrutura do cristal pela atração de suas cargas 
eletrostáticas opostas. Os cristais mantidos por ligações 
iônicas têm dureza e densidade moderadas e pontos de 
ebulição e fusão altos. Exemplo: halita - Na+Cl- 
 
• 2. Ligações covalentes: é quando os elementos 
compartilham um elétron. Esta é a ligação química mais 
forte e os cristais resultantes possuem alta dureza, são bons 
condutores e são pouco solúveis. Exemplo: diamante - C 
• 3. Ligações metálicas: é quando todos os elétrons são 
compartilhados, o cristal se comporta como uma nuvem 
eletrônica. Nos minerais, este tipo de ligação é responsável 
pelo brilho metálico, dureza, ponto de ebulição e fusão 
baixos, ductibilidade, sectibilidade e maleabilidade. 
Exemplo: ouro nativo Au 
• A propriedade que melhor explica a tendência dos 
elementos ligarem-se ionicamente ou por covalência é a 
eletronegatividade: quando houver pequena diferença de 
eletronegatividade entre dois elementos a tendência é 
ocorrerem ligações covalentes; quando a diferença de 
eletronegatividade for grande a ligação será iônica. O 
elemento de maior eletronegatividade da tabela periódica 
é o flúor com eletronegatividade 4 
 
REDE ESPACIAL - arranjos tridimensionais reais para pontos 
idênticos no espaço. 
 
•Cada estrutura cristalina é baseada numa das possíveis redes 
espaciais. 
 
•Podem ser explicadas pelo modo como os poliedros de 
coordenação se agrupam, a fim de minimizar a energia do 
sólido. 
 
•É um arranjo infinito, tridimensional de pontos, em que cada 
ponto tem vizinhanças idênticas. 
 
•Os pontos da rede podem ser arranjados de 14 modos 
diferentes, chamados de redes de Bravais. 
 
 
•É importante notar que mais de um átomo pode estar associado 
a cada ponto da rede, mas para cada átomo ou grupo de átomos 
num ponto da rede deve haver, em outro ponto qualquer da rede, 
idêntico átomo ou grupo de átomos, com a mesma orientação, a 
fim de satisfazer à definição de rede espacial. 
 
 
Célula unitária modelo unitário repetitivo da 
rede espacial. 
Requisitos: 
 
Ânions densamente empacotados; 
 
Cátions em contato com o > número possível de ánions 
 
Interações eletrostáticas atrativas + eficientes, evitando 
repulsões e mantendo a estrutura estável. 
 
A ESTABILIDADE da estrutura cristalina é fundamental 
para a existência de um mineral: 
 
Geométrica: tamanho relativo dos íons e modo de 
empacotamento; 
Elétrica: equilíbrio eletrostático = Σ cargas (+) e (-) = 0 
Poliedros de Coordenação 
Conceitos cristaloquímicos básicos 
• Quando íons de cargas opostas se unem para formar 
um estrutura cristalina na qual as forças são 
predominantemente eletrostáticas, cada íon tende 
apanhar para si, ou coordenar, tantos íons de sinal 
oposto quantos lhe permite o seu tamanho. 
• Os íons coordenados (ou unidos) agrupam-se em torno 
de um íon coordenador central formando poliedros de 
coordenação. 
• O número de ânions que cerca um determinado 
cátion necessário para formar a estrutura mais 
compacta possível para aquele arranjo chama-se 
número de coordenação. 
• O número de coordenação é a razão entre o 
raio iônico do cátion e o raio iônico do ânion, 
logicamente depende dos tamanhos relativos 
dos íons coordenados podendo as substâncias 
serem agrupadas segundo seus números de 
coordenação: 
Poliedros de Coordenação 
 
Arranjos geométricos de ânions e cátions 
interconectados dentro de uma estrutura mineral. 
 
 Há 5 tipos principais de poliedros de coordenação: 
3 
Número de Coordenação 
 
•Chama-se o número de ânions em torno de cátion 
coordenador central (e vice-versa) de NÚMERO DE 
COORDENAÇÃO (N.C); 
 
 
 
 
 
•O número de coordenação (N.C) de um determinado íon 
resulta da relação entre os respectivos Raios Iônicos (R.I) = 
R+/R-; 
 
•Para efeito de cálculo, admite-se que os íons se comportem 
como esferas rígidas. 
Portanto o arranjo geométrico dos ânions e 
cátions na estrutura de um mineral é representado 
pelos poliedros de coordenação e a configuração do 
poliedro depende dos raios iônicos do cátion e do 
ânion e do número de ânions ao redor do cátion. 
 
 
Exemplo: se a relação entre os raios iônicos estiver 
entre 0,22 e 0,41 a máxima compacticidade será 
obtida quando cada íon estiver cercado por quatro 
íons de sinal contrário. O poliedro de coordenação 
formado será um tetraedro e o número de 
coordenação será 4. 
A posição ocupada pelos íons é associada aos vértices de um 
poliedro regular, chamado de POLIEDRO DE COORDENAÇÃO. 
Variação do raio iônico (RI) em função do número de 
coordenaçnao (NC) 
Ânions Cations 
Coordenação 3 
Encontrado somente em carbonatos! 
Malaquita (CuCO3) 
 
Dolomita: CaMg(Co3)2 
Cerussita (PbCO3) 
Calcita (CaCO3) Siderita (FeCO3) 
Rodocrosita (MnCO3) 
•Poliedro mais simples é o trigonal planar. 
Coordenação 4 
Tetraédrica, coordenação comum da Sílica 
Quartzo (SiO2) 
Feldspato – 
Microclínio (KAlSi3O8) 
Isto significa que cada Si4+ deve estar ligado a 4 O2- 
Coordenação 6 
Octaédrica, coordenação comum do Fe2+, Mg2+ e Na+ 
Halita - NaCl Isto significa que cada Cl- deve estar ligado 
a 6 Na+. 
Rutilo – TiO2 
Isto significa que cada 
Ti4+ deve estar ligado a 
6 O2-. 
Coordenação 6 
Coordenação 8 
Cúbica ou triangular dodecaédrica 
Fluorita – CaF2 
Isto significa que cada F- deve estar ligado a 4 Ca2+ 
Coordenação 12 
Formas idealizadas: elementos nativos 
Os minerais constituídos por um único elemento químico, tais 
como o ouro nativo (Au), o antimônio (Sb) e o diamante (C); 
Cristais de Antimônio 
Cristal de diamante 
Cristal de bismuto 
Cristais de enxofre 
NC pode ser influência do pela P e T de cristalização do mineral: 
 
•P> e T< NC > empacotamento mais denso 
•P< e T> NC < estrutura mais aberta 
 
Exs.: 
 
Al = a) em minerais de T> tende a NC = 4 (coord. tetraédrica) 
 b) em minerais de T< tende a NC = 6 (coord. octaédrica. 
Si = a) normalmente NC = 4; 
 b) único caso de NC = 6 é a Stishovita (SiO2). 
 
Regra Geral: os íons com NC > previsto minerais formados em P >. 
Sítios Cristalinos 
Um mineral pode ter diversasposições distintas de cátions, 
todos com o mesmo número de coordenação, mas devido a 
particularidades das estruturas cristalinas, estas posições 
podem ser um pouco diferentes em tamanho e forma. 
 
Como resultado, cátions diferentes preferem certas posições, 
em vez de outras. 
Sítios Cristalinos 
• Os silicatos são formados pela união de infinitos tetraedros de 
sílica, combinados de diversas maneiras, num fenômeno 
denominado de polimerização.Os tetraedros podem combinar-
se compartilhando vértices, arestas ou faces, diminuindo nesta 
ordem a estabilidade da estrutura. 
 
• Os cátions presentes nos silicatos são numerosos, os mais 
comuns são K, Na, Ca, Fe, Mg, Mn, Ti. AI e Si que, respeitando 
certas condições podem substituir-se dentro da estrutura dos 
silicatos. 
(SiO4)
4-: bloco formador dos silicatos 
Os tetraedros de sílica se combinam entre si 
(polimerização) ou não e com outros cátions, 
conforme a disponibilidade dos diferentes 
elementos e as condições de P e T durante a 
formação dos minerais. 
 
Si, O e Al são os elementos formadores de 
estruturas. Outros cátions, como Mg, Fe, Ca e K 
são considerados elementos modificadores de 
estruturas. A entrada do cátion em determinado 
tipo de silicato depende do seu R.I. e da 
coordenação dos sítios cristalográficos 
disponíveis. 
 
 
Classificação dos silicatos: 
número de vértices compartilhados 
 
 nenhum: ortossilicatos (normal) 
ou nesossilicatos (neso=ilha) 
 
1: dissilicatos ou 
sorossilicatos (soro=par) 
 
2: ciclossilicatos 
 
(SiO4)
4- 
(Si2O7)
6- 
(Si6O18)
12- 
(Si4O11)
6- 
(Si4O10)
4- 
SiO2
 
(Si2O6)
4- 
2 vértices: cadeias simples 
inossilicatos (ino=corrente) 
2 ou 3 v.: cadeias duplas 
3 v. : folhas 
4 v.: 3D 
filossilicatos 
tectossilicatos 
Xm Yn (Zp Oq) Wr 
Na+ = 8 – 6 
Ca2+= 8 – 6 
K+= 12 - 8 
Fe2+/3+= 6 
Mg2+= 6 
Ti4+= 6 
Mn2+= 6 
Al3+ = 6 
Si4+ = 4 
Al3+= 4 
OH- 
F- 
Cl- 
SILICATOS - FÓRMULA GERAL 
e número de coordenação 
Polimorfos de Sílica (Tectossilicatos) 
Os principais polimorfos são: 
1 - QUARTZO - α e β (Sistema Trigonal) 
2 - TRIDIMITA (Sistema Ortorrômbico) 
3 - CRISTOBALITA (Sistema Tetragonal) 
 
Outros polimorfos de menor importância: 
4 - Coesita - fase de alta P 
5 - Lechatelierita - vidro de sílica típico de impactitos 
6 - Opala - forma criptocristalina hidratada - SiO2 .nH2O - 
amorfa 
7 - Sílex - sílica criptocristalina preta 
• A ocorrência nas 
rochas de um ou 
outro polimorfo 
depende das 
condições de P e T 
de cristalização do 
magma segundo o 
gráfico. 
Variedades de SiO2 
 Variedades cristalinas: 
 
1. Cristal de rocha: quartzo incolor 
2. Ametista: quartzo em tons de violeta (presença de traços de 
FeO4) 
3. Quartzo rosa: quartzo rosa devido a traços de Ti+4 
4. Quartzo enfumaçado: quartzo escuro devido a presença de 
Al+3 
5. Citrino: quartzo amarelo 
6. Quartzo leitoso: quartzo branco devido a minúsculas inclusões 
fluida ou stress 
7. Quartzo rutilado: quartzo com inúmeras inclusões de agulhas 
de rutilo (cabelo de Vênus) 
Variedades microcristalinas: 
 
1. Calcedônia: variedade fibrosa deposita em cavidades 
por soluções 
hidrotermais 
2. Ágata: calcedônia bandada 
3. Ônix: calcedônia bandada ou maciça de cor preta 
4. Heliotropo: calcedônia verde com postos de jaspe 
(vermelha) 
5. Chert: sílica normalmente clara, muito fina, 
quimicamente precipitada 
6. Jaspe: quartzo granular microcristalino de cor vermelha 
devido a hematita 
 PRINCIPAIS PARAGÊNESES DOS 
POLIMORFOS DE SÍLICA 
 1. ROCHAS ÍGNEAS - O quartzo é um dos minerais que classificam as 
rochas ígneas (quartzo, feldspatos e feldspatóides). 
2. ROCHAS SEDIMENTARES 
- O quartzo também classifica as rochas sedimentares e á um dos 
principais constituintes dos sedimentos, consolidados ou não, 
devido a sua resistência física e química. Ocorre principalmente 
como partícula detrital ou como mineral autigênico. 
arenito 
3. ROCHAS METAMÓRFICAS 
- O quartzo é muito comum nas rochas metamórficas tanto do 
metamorfismo regional, como de contato e dinâmico. No 
metamorfismo regional é comum no alto grau, em granulitos (onde 
pode ocorrer azulado) e gnaisses, até o baixo grau, em xistos e 
quartzitos. A tridimita e cristobalita podem ocorrer no 
metamorfismo de contato sobre arenitos e arcóseos. 
quartzo 
Fotomicrografias 
tufo 
Qz 
Qz 
Qz 
granito 
FK intercrescido (gráfico) com qz 
 Amigdala em rocha vulcânica 
PROPRIEDADES MACROSCÓPICAS DO QUARTZO 
1. forma - variada, quando euédricos são prismas hexagonais, curtos ou longos, 
bipiramidados, se anédricos apresentam formas arredondadas ou como 
fragmentos irregulares. 
2. limpidez - geralmente transparentes, mas podem ser translúcidos, com inclusões de 
opacos ou rutilo (cabelo de Vênus). 
3. cor - incolores a coloridos: ametista - roxo, citrino - amarelo, rosado, enfumaçado, 
verde, leitoso 
4. brilho – vítreo 
5. densidade - 2,65 (mais leve que o bromofórmio) 
6. dureza - 7 (superior ao canivete e ao vidro) 
7. clivagem – ausente 
8. fragilidade - resistente ao choque 
9. alterações - ausentes 
10. características químicas - praticamente inatacável, reage com HF a quente 
11. confusões possíveis - calcita (reage com HCl, tem clivagem e dureza inferior): 
feldspatos (tem clivagem e alteram-se facilmente); berilo ( mais denso e com 
partição basal)