La sustitución acoplada es el proceso geológico mediante el cual dos elementos se sustituyen simultáneamente en un cristal para mantener la neutralidad eléctrica general y mantener la carga constante. [1] Al formar una serie de soluciones sólidas, el tamaño iónico es más importante que la carga iónica , ya que esto se puede compensar en otras partes de la estructura. [2]
Tamaño iónico
Para hacer una estructura geométricamente estable en un mineral, los átomos deben encajar en términos de tamaño y carga. Los átomos deben encajar entre sí para que sus capas de electrones puedan interactuar entre sí y también deben producir una molécula neutra. Por estas razones, los tamaños y la estructura de la capa de electrones de los átomos determinan qué combinaciones de elementos son posibles y la forma geométrica que toman varios minerales. Debido a que los electrones se donan y reciben, es el radio iónico del elemento el que controla el tamaño y determina cómo encajan los átomos en los minerales. [3]
Ejemplos de
- Las sustituciones acopladas son comunes en los minerales de silicato donde Al3+
sustitutos de Si4+
en sitios tetraédricos . [4]
Por ejemplo, cuando se forma una serie de solución sólida de feldespato plagioclasa , la albita ( Na Al Si 3 O 8 ) puede cambiar a anortita ( Ca Al 2 Si 2 O 8 ) al tener Al 3+
reemplazar Si4+
. Sin embargo, esto deja una carga negativa que tiene que ser equilibrada por la sustitución (acoplada) de Ca2+
para Na+. [2]
- A pesar de ser apodado el oro de los tontos, la pirita a veces se encuentra asociada con pequeñas cantidades de oro . El oro y el arsénico ocurren como una sustitución acoplada en la estructura de la pirita. En los depósitos de oro tipo Carlin , la pirita de arsenio contiene hasta un 0,37% de oro en peso. [5]
- La posible sustitución de ( Al 3+ ) 2 por Fe 2+ Ti 4+ en corindón . [1]
- NiO y TiO2en hematita [6]
- California2+
Mg2+
→ Na+
Alabama3+
Diopsido (MgCaSi 2 O 6 ) → Jadeíta : (NaAlSi 2 O 6 o Na (Al, Fe3+
)Si
2O
6) [4]El diópsido se puede convertir enJadeíta por sustitución acoplada - Mg2+
2 Al3+
→ 2 Fe2+
Ti4+
Como en los grupos de Espinela [4] - El sitio que se está llenando para mantener la carga no tiene por qué ser una sustitución. También puede implicar el llenado de un sitio que normalmente está vacío para lograr el equilibrio de carga. Por ejemplo, en el mineral anfíbol Tremolita - (Ca 2 (Mg 5.0-4.5 Fe 2+ 0.0-0.5 ) Si 8 O 22 (OH) 2 ), Al3+reemplaza Si4+entonces Na+puede ir a un sitio que normalmente está vacío para mantener el saldo de cargo. Este nuevo mineral sería entonces edenita (NaCa
2Mg
5(Si
7Al) O
22(OH)
2una variedad de hornblenda . [4] - La estructura de Bityite consiste en una sustitución acoplada que exhibe entre las láminas de poliedros; la sustitución acoplada de aluminio por berilio dentro de los sitios tetraédricos permite una única sustitución de litio para una vacante sin sustituciones octaédricas adicionales. [7] La transferencia se completa creando una composición de lámina tetraédrica de Si 2 BeAl. [8] La sustitución acoplada de litio por vacante y de berilio por aluminio tetraédrico mantiene todas las cargas equilibradas; por lo tanto, resulta en el miembro terminal trioctaédrico para el subgrupo margarita del grupo filosilicato . [8]
- La ferrogedrita está relacionada con el anfíbol antofilita y la gedrita mediante la sustitución acoplada de (Al, Fe 3+ ) por (Mg, Fe 2+ , Mn) y Al por Si. [9] : 12–78
Referencias
- ^ a b "Sustitución acoplada - del mundo de la química de Eric Weisstein" . Archivado desde el original el 25 de marzo de 2019 . Consultado el 26 de marzo de 2019 .
- ^ a b Allaby, Michael (4 de julio de 2013). Diccionario de geología y ciencias de la tierra . ISBN 9780199653065.
- ^ Langmuir, Charles Herbert; Broecker, Wallace S. (2012). Cómo construir un planeta habitable: la historia de la Tierra desde el Big Bang hasta la humanidad . ISBN 9780691140063.
- ^ a b c d "Curso de Tulane" . Archivado desde el original el 9 de julio de 2017 . Consultado el 26 de marzo de 2019 .
- ^ Fleet, ME; Mumin, A. Hamid (1997). "Pirita de arsenio aurífera y marcasita y arsenopirita de depósitos de oro de Carlin Trend y síntesis de laboratorio" (PDF) . Mineralogista estadounidense . 82 (1–2): 182–193. Código Bibliográfico : 1997AmMin..82..182F . doi : 10.2138 / am-1997-1-220 . S2CID 55899431 . Archivado (PDF) desde el original el 10 de agosto de 2017 . Consultado el 27 de marzo de 2019 .
- ^ Park, B. -H .; Suito, H. (1993). "Sustitución acoplada de NiO y TiO2 en hematites". Revista de ciencia de materiales . 28 (1): 52–56. Código Bibliográfico : 1993JMatS..28 ... 52P . doi : 10.1007 / BF00349032 . S2CID 97048742 .
- ^ Lin, JC. y Guggenheim, S. (1983) La estructura cristalina de una mica frágil rica en Li, Be: un intermedio dioctaheral-trioctaédrico. Mineralogista estadounidense, 68, 130-142.
- ↑ a b Guggenheim, S. (1984) Las micas quebradizas. Reseñas en Mineralogy, 13, 61-104.
- ^ Ciervos, William Alexander, Robert Andrew Howie y Jack Zussman. Minerales formadores de rocas. 2B. Silicatos de doble cadena. Vol. 2. Sociedad Geológica, 1997.