Sustitución ionica en cristales

SUSTITUCIÓN IONICA EN CRISTALES
Uno de los principales objetivos de la geoquímica ha sido el de explicar la
distribución de elementos químicos en la Tierra (Capítulo 1). Antes de este
objetivo se podría lograr, primero fue necesario para determinar cómo están
realmente los elementos están distribuido mediante el análisis de grandes
cantidades de rocas y minerales de todo el planeta. FWClarke dio un paso
gigante en esa dirección por su propio esfuerzo como químico analítico y
mediante la presentación de los datos de la geoquímica en su libro, publicado
por primera vez en 1908. En los años siguientes, geoquímicos siguieron
analizando materiales geológicos con el fin de determinar la composición
química de la Tierra y en entregar razones de la variación observada en lacomposición química de diferentes tipos de rocas.
Este no era un ejercicio ocioso, porque la información aporta directamente a la
comprensión del origen de los yacimientos metálicos y no metálicos. La
búsqueda de yacimientos minerales de todo tipo sigue siendo una de las
principales tareas de los geólogos en la sociedad. En un sentido muy real, los
geólogos aún esperan saber dónde encontrar "las rocasbuenas" que son la
fundación de nuestra sociedad industrial moderna.
8.1 Reglamento de Sustitución de Goldschmidt
Un objetivo importante de la obra de Goldschmidt en geoquímica era descubrir
las leyes de la distribución de los elementos químicos (Goldschmidt, 1937). Él
y Pauling (1927) vieron tal vez con más claridad que sus contemporáneos que
la estructura interna de los cristales puede serentendida en términos de
tamaño y carga de los iones y que un ión de un elemento puede sustituir a la
de iones de otro si es similar en tamaño y carga. Estas ideas se resumen en un
conjunto de generalizaciones conocido como las normas de sustitución de
Goldschmidt.
1. Los iones de un elemento ampliamente pueden sustituir a las de otro en
los cristales iónicos si sus radios difieren por menosde un 15%.
2. Iones, cuyas cargas difieren en una unidad sustituyen fácilmente unos a
otros siempre que la neutralidad eléctrica del cristal se mantenga. Si las cargas
de los iones se diferencian por más de una unidad, la sustitución es
generalmente leve.
3. Cuando dos iones diferentes pueden ocupar una posición particular en
una red cristalina, el ion con el mayor potencial iónico forma unfuerte vínculo
con los aniones circundantes al sitio.
4. La sustitución puede ser limitada, aun cuando los criterios de tamaño y
la carga se cumplan, cuando los iones de la competencia tiene diferente
electronegatividad y forma de enlaces de diferente carácter iónico.
La cuarta regla fue formulada por Ringwood (1955) con el fin de explicar las
discrepancias que surgieron de las tres reglaspropuestas por Goldschmidt. Por
ejemplo, Na + y Cu + tienen la misma carga y sus radios son prácticamente
idénticos (Ahrens, 1952). Por lo tanto, de acuerdo a las reglas de Goldschmidt,
Cu + debe sustituir Na "en minerales de sodio tales como albita (NaAlSi3O8) o
halita (NaCl). Sabemos, por supuesto, que esta sustitución no se produce. La

razón el cobre forma enlaces más covalentes que elsodio, según lo indicado
por su electronegatividad.
La presencia de elementos minerales y rocas, ya sea como componentes de
mayor o menor depende de su abundancia y propiedades químicas. En
general, los elementos más abundantes que forman el compuesto mineral
dentro del cual los elementos de menor importancia pueden ser acomodados
por la sustitución iónica, en posiciones de la redintersticial, en inclusiones
fluidas, o las fases minerales como exsolved. Algunos elementos de menor
importancia también se dan en los minerales accesorios como circón y apatito.
Las tendencias de los elementos para formar los minerales aparecen
claramente durante la cristalización del enfriamiento del magma. Por lo tanto,
las reglas de Goldschmidt se aplican principalmente en este proceso, que fue...