Cristaloquímica de los Minerales
La cristaloquímica explica cómo el tamaño atómico e iónico, la carga, la coordinación y el tipo de enlace determinan las estructuras que adoptan los minerales y cómo sus composiciones varían a través de la sustitución.
Definition
El estudio de los principios químicos, particularmente el enlace, el tamaño iónico, el equilibrio de carga y la coordinación, que rigen la estructura atómica y la variabilidad composicional de los minerales.
Scope
Este tema abarca el enlace iónico y covalente en minerales, los radios iónicos efectivos, el número de coordinación y los poliedros, las reglas de Pauling, el principio de la relación de radios y la química de la solución sólida, incluyendo los mecanismos de sustitución, acoplamiento y omisión. Conecta la composición con la estructura y con las propiedades físicas y ópticas resultantes.
Core questions
- ¿Cómo determina la relación del radio catión-anión el número de coordinación?
- ¿Cuáles son las reglas de Pauling y cómo predicen estructuras iónicas estables?
- ¿Cómo amplían las soluciones sólidas sustitucionales y acopladas el rango composicional de un mineral?
- ¿Por qué los radios iónicos efectivos dependen de la coordinación y el estado de oxidación?
Key theories
- Reglas de Pauling
- Un conjunto de principios que relacionan la geometría del poliedro de coordinación con la relación de radios, que requieren neutralidad electrostática local, limitan los bordes y caras poliedrales compartidos, y minimizan el número de entornos catiónicos distintos, lo que en conjunto racionaliza las estructuras minerales iónicas.
- Radios iónicos efectivos y sustitución
- Los radios iónicos tabulados que varían con la coordinación y la valencia predicen si los iones pueden sustituirse entre sí en un sitio estructural, lo que rige la extensión de la solución sólida en las series minerales.
Clinical relevance
Los principios cristaloquímicos explican la zonación composicional, la geotermobarometría, la captación de elementos traza y contaminantes, y el diseño de materiales funcionales sintéticos, y sustentan la interpretación de la química mineral a partir del microanálisis.
History
V. M. Goldschmidt estableció el papel geoquímico del tamaño y la carga iónica en la década de 1920; Pauling formalizó las reglas de las estructuras cristalinas iónicas en 1929; la compilación de radios iónicos efectivos de Shannon de 1976 se convirtió en la referencia estándar para predecir la sustitución en minerales.
Key figures
- Linus Pauling
- Victor Goldschmidt
- Robert D. Shannon
Related topics
Seminal works
- pauling1929
- shannon1976
- klein2007
Frequently asked questions
- ¿Qué es la solución sólida en minerales?
- Es la sustitución continua o parcial de un ion por otro de tamaño y carga similares dentro de una única estructura mineral, como en la serie de la olivina, desde la forsterita hasta la fayalita.
- ¿Qué es la sustitución acoplada?
- Es la sustitución simultánea en dos sitios para preservar el equilibrio de carga general, como el intercambio de NaSi por CaAl a través de la serie de feldespatos plagioclasa.