Estructura de Dos Capas - Suelos.

Si colocamos una unidad de brucita sobre una unidad de silice obtenemos la serpentina, como indica la Fig. 4.7. Esta figura muestra tanto la estructura atómica como la representación simbólica. Combinando de manera semejante la gibbsita con la sílice se obtiene la caolinita (Fig. 4.8).

Una partícula mineral real no está formada generalmente por sólo unas pequeñas capas básicas, como indican las estructuras simbólicas de las Figs. 4.7 y 4.8. Por el contrario, un cierto número de capas están colocadas unas encima de otras para formar un cristal real; la partícula de caolinita que aparece en la Fig. 4.4 contiene aproximadamente 115 unidades de dos capas. La unión entre las unidades básicas bicapa está formada por enlaces de hidrógeno y fuerzas de valencia secundaria.

En la formación real de los silicatos suele ocurrir frecuentemente el fenómeno de substitución isomorfa. La substitución isomorfa (es decir “de la misma forma”), consiste en el reemplazamiento de un tipo de átomo por otro. Por ejemplo, uno de los lugares ocupados por un átomo de silicio en la Fig. 4.8 puede ser ocupado por un átomo de aluminio. Este ejemplo de substitución isomorfa podría producirse si en el punto de formación del mineral se dispusiera más fácilmente de un átomo de aluminio que de un átomo de silicio; por otro lado, el aluminio tiene unas características de coordinación bastante semejantes a las del silicio, por lo cual puede ocupar la posición de éste en la estructura cristalina. La’ substitución del aluminio que tiene valencia + 3 por el silicio de valencia + 4 tiene dos efectos importantes:

1. Aumento de una carga neta negativa debida a la substitución.
2. Una ligera distorsión de la estructura cristalina por no ser los iones de idéntico tamaño.

El significado de la carga neta se comentará en el capítulo 5. La distorsión tiende a coartar el crecimiento del cristal, limitando así el tamaño del mismo. En la caolinita existe escasa capacidad de substitución isomorfa, siendo una de las posibilidades la substitución de un átomo de silicio por uno de aluminio en la capa de sílice del mineral. Para explicar la carga de la caolinita basta con una substitución cada 400 iones de silicio.

Como la estructura básica de la caolinita está formada por una capa de gibbsita sobre una capa de sílice, este mineral se denomina de dos capas o ‘bicapa . La caolinita es el mineral más Importante y más común de los silicatos bicapa encontrados por el ingeniero. La haloisita, que tiene esencialmente la misma composición y estructura que la caolinita, es también un miembro interesante aunque poco habitual del grupo de los silicatos de dos capas. La diferencia principal entre la haloisita y la caolinita es la presencia de agua entre las capas básicas de la haloisita, lo que da lugar a que ésta se forme en partículas tubulares. 

Figura 4.7  Estructura de la serpentina a) Estructura Atómica b) Representación Simbólica.

 Figura  4.8  Estructura de la caolinita  a) Estructura Atómica  b) Representación Simbólica.