Aluminosilicate

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Tétraèdre AlO4 ou SiO4

Les aluminosilicates sont des minéraux du groupe des silicates dans lesquels certains atomes de silicium Si sont remplacés par des atomes d'aluminium Al. Ces substitutions s'observent dans les familles des phyllosilicates et des tectosilicates[note 1].

Certains tétraèdres (SiO4) du squelette de ces minéraux sont ainsi remplacés par des tétraèdres (AlO4).

Remarques

  • Toutes les fois que deux tétraèdres sont liés par un oxygène, le centre d'un seul d'entre eux peut être occupé par un Al, l'autre centre devant être occupé par un Si[note 2].
  • Les silicates d'aluminium, dans lesquels les atomes d'aluminium Al ne remplacent pas des atomes de silicium, n'appartiennent pas à la famille des aluminosilicates. Exemples : kaolinite (et la constitution d'un feuillet), pyrophyllite.

Structure des aluminosilicates[modifier | modifier le code]

La structure des aluminosilicates (variantes : alumino-silicates, silico-aluminates[note 3]) résulte du remplacement de certains atomes de silicium Si des silicates par des atomes d'aluminium Al. La substitution de l'anion (SiO4)4- par l'anion (AlO4)5- entraîne un déficit de charge positive qui est compensé par l'introduction de cations supplémentaires pour assurer la neutralité électrique de l'ensemble.

La charpente des aluminosilicates est constituée de macro-anions[note 4] à extension indéfinie (structures polymères) dont les charges négatives sont compensées par celles de cations disposés, avec les macro-anions, selon une géométrie donnée.

Appartiennent à la famille des aluminosilicates :

Quelques exemples[modifier | modifier le code]

Le remplacement à intervalles réguliers de certains atomes de silicium par des atomes d'aluminium conduit à des macroanions caractérisés par la répétition d'un motif de constitution déterminée.

Silicates bidimensionnels (phyllosilicates)[modifier | modifier le code]

Macroanion [ Si2O52- ]n
(O en rouge, Si en gris)

Le motif constitutif des macroanions de ces silicates est Si_2O_5^{2-}
(cf. les structures polymères des silicates).

  • La substitution d'un silicium sur quatre par un aluminium dans les macroanions de ce type conduit à des macroanions bidimensionnels de motif AlSi_3O_{10}^{5-}
Associés à des cations sodium Na+, aluminium Al3+ et des ions hydroxyde OH-, ils forment le
mica paragonite NaAl2(OH)2AlSi3O10.

Silicates tridimensionnels (tectosilicates)[modifier | modifier le code]

Structure du quartz β
(variété de silice cristallisée)

La famille des tectosilicates comprend les diverses variétés de silice cristallisée (quartz, tridymite, cristobalite, coesite) et les aluminosilicates tridimensionnels.

La structure de ces aluminosilicates dérive de celle de la silice cristallisée par le remplacement d'une partie des atomes de silicium par des atomes d'aluminium. Des ions (SiO4)4- sont ainsi remplacés par des ions (AlO4)5-

Ces substitutions transforment la silice SiO_2 électriquement neutre en un macro-anion tridimensionnel à l'intérieur duquel les oxygènes chargés négativement fixent par attraction électrostatique des cations métalliques. Ces anions géants forment l'armature rigide de l'édifice cristallin à l'intérieur duquel les cations métalliques ne jouent qu'un rôle secondaire[note 5].

  • macroanion tridimensionnel, de motif AlSi_3O_8^-
Associé à des cations potassium K+, il forme l’orthose KAlSi3O8
Associé à des cations sodium Na+, il forme l’albite NaAlSi3O8
  • macroanion tridimensionnel, de motif AlSiO_4^-
Associé à des cations calcium Ca2+, il forme l’anorthite Ca(AlSiO4)2
Cristaux de quartz
( macromolécules [ SiO2 ]n )
Cristaux d'albite
( macroanions [ AlSi3O8- ]n + cations Na+ )
sur quartz

 

Notes[modifier | modifier le code]

  1. Voir notamment A. Michel - J. Bénard, op. cit., p. 361.
  2. C. A. Jouenne, op. cit., p. 203.
  3. Maurice Berrnard, op. cit., p. 262-263 (alumino-silicates) ; Raymond Quelet, Tome 2, op. cit., p. 74 (silico-aluminates).
  4. Raymond Quelet, op. cit., Tome 1, p.190-192 et Maurice Bernard, op. cit., p. 261-263.
  5. Raymond Quelet, op. cit., Tome 1, p. 192.

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • C. A. Jouenne, Traité de Céramiques et Matériaux Minéraux, Éditions Septima, Paris,1990.

Voir aussi[modifier | modifier le code]