Proceso geológico por el cual dos elementos se sustituyen simultáneamente formando un cristal.
Ejemplo en la parte inferior donde la albita ( Na Al Si 3 O 8 ) cambia a anortita ( Ca Al 2 Si 2 O 8 ), Al3+reemplaza Si4+y ca2+para na+
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 puede compensarse en otras partes de la estructura. [2]
tamaño iónico
Para formar una estructura geométricamente estable en un mineral, los átomos deben encajar entre sí en términos de tamaño y carga. Los átomos tienen que encajar entre sí para que sus capas electrónicas puedan interactuar entre sí y también tienen que producir una molécula neutra. Por estas razones, los tamaños y la estructura de la capa electrónica de los átomos determinan qué combinaciones de elementos son posibles y la forma geométrica que adoptan los diversos 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
Las sustituciones acopladas son comunes en los minerales de silicato donde Al3+sustitutos del Si4+en sitios tetraédricos . [4]
Por ejemplo, cuando se forma una serie de soluciones sólidas de feldespato de plagioclasa , la albita ( Na Al Si 3 O 8 ) puede cambiar a anortita ( Ca Al 2 Si 2 O 8 ) al tener Al3+reemplazar si4+. Sin embargo, esto deja una carga negativa que debe equilibrarse mediante la sustitución (acoplada) de Ca2+para na+. [2]
A pesar de recibir el sobrenombre de oro de los tontos , la pirita a veces se encuentra asociada con pequeñas cantidades de oro . El oro y el arsénico se producen como una sustitución acoplada en la estructura de la pirita. En los depósitos de oro de tipo Carlin , la pirita arsenia contiene hasta un 0,37% de oro en peso. [5]
El sitio que se llena para mantener la carga no tiene por qué ser una sustitución. También puede implicar llenar un sitio que normalmente está vacío para lograr el equilibrio de cargos. 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 ingresar a un sitio que normalmente está vacío para mantener el saldo de cargos. Este nuevo mineral sería entonces edenita (NaCa 2magnesio 5(Si 7Al)O 22(OH) 2una variedad de hornblenda . [4]
La estructura de la Bityita consiste en una sustitución acoplada que exhibe entre las láminas de poliedros; la sustitución acoplada de berilio por aluminio 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 laminar tetraédrica de Si 2 BeAl. [8] La sustitución acoplada del litio por vacancia y el berilio por el aluminio tetraédrico mantiene todas las cargas equilibradas; de este modo, se obtiene el miembro final 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
^ ab "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 .
^ ab Allaby, Michael (4 de julio de 2013). Diccionario de geología y ciencias de la tierra . ISBN9780199653065.
^ Langmuir, Charles Herbert; Broecker, Wallace S. (2012). Cómo construir un planeta habitable: la historia de la Tierra desde el Big Bang hasta la humanidad . ISBN9780691140063.
^ abcd "Curso de Tulane". Archivado desde el original el 9 de julio de 2017 . Consultado el 26 de marzo de 2019 .
^ Flota, YO; Mumin, A. Hamid (1997). "Pirita arsenia, marcasita y arsenopirita auríferas de los depósitos de oro de Carlin Trend y síntesis de laboratorio" (PDF) . Mineralogista estadounidense . 82 (1–2): 182–193. Código Bib : 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 .
^ Parque, B. -H.; Suito, H. (1993). "Sustitución acoplada de NiO y TiO2 en hematita". Revista de ciencia de materiales . 28 (1): 52–56. Código Bib : 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.
^ ab Guggenheim, S. (1984). "Las micas quebradizas". Reseñas en Mineralogía , 13, 61-104.
^ Ciervo, William Alexander, Robert Andrew Howie y Jack Zussman (1997). Minerales formadores de rocas. 2B. Silicatos de doble cadena , vol. 2. Sociedad Geológica.
