Fase del silice

El silicio y el oxígeno son los dos elementos químicos más abundantes en la corteza terrestre, de ahí que los silicatos se utilicen ampliamente en ingeniería por su bajo precio, disponibilidad, asícomo por sus propiedades especiales. Las estructuras de silicatos son particularmente importantes para materiales de construcción en ingeniería: vidrios, cemento portland y refractarios.
El conjuntobásico de construcción de los silicatos es el tetraedro SiO44-,. El enlace Si-O en la estructura SiO44- es mitad covalente y mitad iónico y la coordinación tetraédrica del SiO44- satisface losrequerimientos direccionales del enlace covalente y del enlace iónico.

Ya que cada oxígeno del tetraedro del silicato tiene un electrón disponible para el enlace, se pueden producir muchas estructurasdiferentes de silicatos. Se producen estructuras de silicatos aislados o discretos cuando se enlazan iones positivos, por ejemplo Fe2+, Mg2+ y Ca2+ con los oxígenos del tetraedro de SiO44-, para formarunidades de mineral olivino que tiene la composición química básica (MgFe)2SiO4.
Si dos vértices de cada tetraedro de SiO44- se enlazan con los vértices de otros tetraedros, resulta una estructura encadena o en anillo, con la fórmula química unidad SiO32-, figura 14.4. El mineral (MgSiO3) tiene una estructura en forma de cadena y el mineral berilo [Be3Al2(SiO3)6] tiene una estructura de silicatoen forma de anillo.

Estructura de silicatos: a) en forma de cadena, espodumeno, y, b) en anillo, esmeralda.
 

Las estructuras laminares de silicato se forman cuando tres vértices en el mismoplano de un tetraedro de silicato de enlazan a los vértices de otros tres tetraedros de silicato. Esta estructura tiene como fórmula unitaria Si2O52-. Estos silicatos laminares pueden combinarse conotros tipos de estructuras laminares, al tener todavía un oxígeno libre. La caolinita, una arcilla común, figura 14.5a, está compuesta de una lámina de silicato enlazada iónicamente a una lámina...