I SILICATI

Data l'importanza che rivestono i silicati nella costituzione delle rocce dedichiamo ad essi un po' più di spazio.

Più del 90% della crosta terrestre è formata da silicati. Questi sono composti da ossigeno e silicio e tutti, tranne il quarzo (SiO₂) contengono uno o più cationi (Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Al³⁺ ecc.). In essi è presente come struttura di base lo ione silicato (SiO)^4- formato da un atomo di silicio disposto al centro di un tetraedro ai cui vertici si trovano 4 atomi di ossigeno ciascuno dei quali ha una carica negativa. Poiché lo ione silicato non è neutro esso tende a raggiungere la neutralità in diversi modi. I tetraedri possono rimanere isolati e legarsi a ioni metallici; possono legarsi tra di loro per i vertici: in pratica alcuni atomi di ossigeno dividono la loro carica con due atomi di silicio (ossigeni-ponte) e gli altri si legano con cationi metallici. Si possono originare così anelli di tetraedri, catene singole o doppie, lamine e reticoli tridimensionali ancora più complessi secondo un processo detto di polimerizzazione. Perciò nel mondo inorganico questi composti sono un po' l'analogo dei composti del carbonio del mondo organico.

Il diverso modo di legarsi dei tetraedri consente di dividere i silicati in sei gruppi:

Nesosilicati (dal greco nesos = isola). Sono costituiti da tetraedri isolati collegati tra loro da cationi che saturano le cariche negative dello ione silicato. Vi appartengono le olivine, miscela isomorfa con formula generale (Mg,Fe)₂SiO₄ in cui cationi metallici che saturano le cariche negative sono Mg²⁺ e Fe²⁺. Sono minerali con una colorazione verde più o meno intensa, compatti, duri, con una densità elevata. A questo gruppo appartengono anche i granati che quando sono limpidi e di un bel colore (soprattutto quelli rossi), vengono usati come gemme di non grande valore; anche il topazio e lo zircone sono nesosilicati.

Sorosilicati. (dal greco soros = gruppo). Sono costituiti da due tetraedri uniti per un vertice: in pratica un atomo di ossigeno fa da ponte tra due atomi di silicio. Le sei cariche negative restanti sono bilanciate da cationi metallici. I rappresentanti più diffusi sono gli epidoti, minerali molto comuni nelle rocce metamorfiche.

Ciclosilicati.sono costituiti da anelli di 3,4,6 tetraedri uniti tra loro ognuno dei quali condivide due ossigeni con i due tetraedri adiacenti. Nella struttura gli anelli risultano sovrapposti l'uno sull'altro dando origine a cristalli di forma prismatica. Esempi sono la tormalina e il berillo(acquamarina e smeraldo).

Inosilicati (dal greco inos = fibra). I tetraedri sono legati fra  loro a formare una catena semplice o doppia. Nel primo caso ogni tetraedro condivide due atomi di ossigeno con i tetraedri adiacenti, nel secondo caso i tetraedri condividono alternativamente due o tre atomi di ossigeno. Ne derivano cristalli allungati, fibrosi, in quanto i legami sono molto saldi all'interno della catena e piuttosto deboli tra catene adiacenti. Un esempio di inosilicati a catena semplice sono i pirosseni, una famiglia di minerali scuri, densi, ricchi di ferro e magnesio. Un esempio di inosilicati a carena doppia sono gli anfiboli, con una colorazione che va dal verde al marrone, al blu.

Fillosilicati (dal greco fillos = foglia). Sono formati da anelli esagonali che concatenandosi fra loro danno origine a piani i quali si dispongono a strati; ciascun tetraedro condivide tre atomi di ossigeno con altrettanti tetraedri adiacenti. Per questo motivo gli abiti dei cristalli sono lamellari e fogliacei con facile sfaldatura parallela ai piani. Le miche sono i minerali più rappresentativi del gruppo; tra esse ricordiamo la mica nera o biotite, contenente ferro e magnesio e la mica bianca o muscovite, contenente alluminio che sostituisce a volte gli atomi di silicio, in cui è molto accentuato il fenomeno della sfaldatura in sottili lamine parallele.

Tettosilicati (dal greco tecton costuzione). Ciascun tetraedro si lega a quattro tetraedri in modo che ogni atomo di ossigeno è legato a due atomi di silicio. La struttura che si forma è tridimensionale, continua e indefinita. In questo modo si genera un minerale molto diffuso nelle rocce della crosta continentale il quarzo in cui il rapporto tra gli atomi di ossigeno e quelli di silicio è 2:1 per cui la formula del composto sarà SiO₂. I cristalli di quarzo sono di solito vitrei e trasparenti, ma se contengono impurità possono assumere colorazioni diverse, dal violaceo (ametista) al giallo (citrino).

L'alluminio può sostituire gli atomi di silicio al centro del tetraedro formando composti detti alluminosilicati. Un tipo di alluminosilicati sono i feldspati. In questi composti poiché lo ione Al³⁺ lega solo tre atomi di ossigeno invece dei quattro legati dallo ione Si⁴⁺, il quarto ossigeno del tetraedro può legarsi ad un catione di un metallo (K⁺, Na²⁺, Ca²⁺). Infatti se consideriamo quattro gruppi di SiO₂, otteniamo [Si₄O₈] e, sostituendo un Si con un Al, otteniamo [AlSi₃O₈]^- che si può legare con cationi come K⁺ e Na⁺. Se invece sostituiamo due Si con due Al otteniamo [Al₂Si₂O₈]^2- che si può legare con Ca⁺². Tra i feldspati ricorderemo il feldspato di potassio o ortoclasio (KAlSi₃O₈) che può avere diversi colori, dal bianco al rosa al rosso, e i plagioclasi, di color bianco latteo, i quali sono miscele isomorfe di due minerali: l'albite (NaAlSi₃O₈) e l'anortite (CaAl₂Si₂O₈).

I silicati si possono suddividere in due categorie: sialici (perché più ricchi di silicio e alluminio) e femici (perché ricchi di ferro e magnesio).

Ai silicati sialici appartengono il quarzo e i feldspati e la mica bianca (muscovite). Essi hanno un colore per lo più chiaro (nella tonalità chiara sono compresi anche il rosa e il rosso) ed una densità bassa (2,6 g/cm³ per il quarzo) conferita loro dalla presenza di Al, Na, K, Ca.

Ai silicati femici appartengono l'olivina, i granati, gli epidoti, i pirosseni gli anfiboli e la mica nera (biotite). Essi hanno colori più scuri, dal verde al nero ed una densità elevata (3,3 g/cm³ per le olivine).