Giovanni ha scritto:
Gentile prof. Fiorani, perchè nell'unità tetraedrica SiO44- risultano 4 cariche negative e come si forma quest'ultima?
Questa è la risposta:
La particolare disposizione degli atomi nella struttura cristallina della silice e dei silicati, struttura che è stata determinata sperimentalmente tramite diffrazione dei raggi X, può essere spiegata agevolmente considerando come unità fondamentale il gruppo tetraedrico SiO4. L’atomo di silicio, che è posto al centro del tetraedro, condivide quattro doppietti elettronici con altrettanti atomi di ossigeno, che sono situati sui vertici del tetraedro.
diverse rappresentazioni dell’unità tetraedrica SiO4
Un cristallo di silice è costituito dall’aggregazione di tante unità tetraedriche, ciascuna delle quali condivide con le unità vicine un atomo di ossigeno. In altre parole, ogni atomo di ossigeno posto al vertice del tetraedro è situato a ponte tra due atomi di silicio; ne consegue che alla costituzione di ogni tetraedro contribuiscono un atomo di silicio e 4×½ = 2 atomi di ossigeno. Per questo motivo, la formula chimica con cui rappresentiamo la silice è proprio SiO2.
I legami Si-O sono molto forti ma, in condizioni drastiche (per esempio per trattamento con carbonato di sodio fuso), è possibile romperli. In tal caso, il doppietto di legame che unisce silicio e ossigeno viene trattenuto dall’ossigeno che, dei due, è il più elettronegativo. Ogni atomo di ossigeno non condiviso presenta, pertanto, una carica negativa; nel caso in cui nessuno degli atomi di ossigeno dell'unità tetraedrica sia condiviso con altre unità, si hanno in totale quattro cariche negative.
Tali cariche sono neutralizzate da un certo numero di cationi; quelli che più frequentemente si incontrano nelle strutture dei silicati sono Al3+, Fe3+, Fe2+ , Mg2+, Mn2+, Ca2+, Na+, K+. I silicati costituiti da tetraedri isolati, come l’olivina, non sono molto diffusi in natura; più spesso, invece, contengono catene di unità tetraedriche, come i pirosseni, o strati come gli anfiboli.