Structure des silicates

Les silicates correspondent à la famille la plus importante de minérauxMinéraux Espèces chimiques naturelles, se présentant le plus souvent sous forme de cristaux solides. sur Terre. Ils constituent 97 % de la croute terrestre. La structureStructure Du latin strutura : Arrangement. Arrangement à l'échelle microscopique de minéraux dans une roche. de base des silicates est formée de tétraèdres de silicium et d’oxygène [(SiO₄)^4-], soit un atome de silicium entouré de quatre atomes d’oxygène, pouvant être associés à de l’aluminium, du magnésium, fer, calcium, potassium, sodium, etc., suivant les espèces minérales. Les silicates à tétraèdres isolés (nésosilicates = orthosilicates, comme l’olivineOlivine = Péridot. Nésosilicate compris entre deux pôles purs la fayalite (Fe2SiO4) et la forstérite (Mg2SiO4).) sont reliés par des cations de magnésium, fer, calcium ….

Dans les structures polymères les tétraèdres partagent un ou plusieurs atomes d’oxygène, jusqu’à quatre pour les tectosilicates (quartzQuartz Minéral, tectosilicate composé principalement de silice (SiO2).).

Dans les autres structures polymères on distingue :

• Les structures à chaîne simple (inosilicates), [SiO₃]^2- n ; les tétraèdres sont reliés par un atome d’oxygène commun (exemple : le pyroxènePyroxène Minéral, Inosilicate à chaine simple, ferromagnésien avec, en proportions variables du Calcium et du Sodium.).
• Les structures en chaîne double ou rubans (inosilicates)  [si₄O₁₁]^6- n (ex. l’amphiboleAmphibole Du grec amphibolos : ambigu, du fait de confusions possibles avec d'autres minéraux. Inosilicate à chaine double. Famille de minéraux en prismes plus ou moins allongés, en aiguilles ou en fibres, à section losangique, de couleur noirâtre, vert sombre à vert clair, brune, parfois bleu lavande ou gris bleuâtre.).
• Les structures en anneaux (cyclosilicates),  [Si₆O₁₈]^12- (ex. : le béryl et l’émeraude), en anneaux simples de six tétraèdres.
• Les structures en feuillets (phyllosilicates)  [Si₂O₅]^2- n, (ex. : argiles, micas).
• Les structures polymères maximales (tectosilicates)  [SiO₂] n (aluminosilicates comme les feldspaths).
• Les structures polymorphes [SiO₂] n, ex. : la siliceSilice Tectosilicate (SiO2) présentant différents polymorphes : opales, quartz, tridymite, cristobalite, coésite, stishovite. cristalline.

Pour les modèles moléculaires suivants, vus en perspective, l’atome de silicium est figuré en rouge, les atomes d’oxygène en blanc et les bâtonnets figurent les liaisons atomiques.

Texte et légendes : Laurence Le Callonnec, Laboratoire Biominéralisations et Paléoenvironnements et Jacques Thibiéro, Milieux environnementaux, Transferts et Interactions dans les hydrosystèmes et les Sols (METIS) – Sorbonne Université, campus Pierre et Marie Curie, Paris, France.

Réalisation des modèles : Laurence Le Callonnec.
Photographe : Gérard Brusseaux.
Source : Institut des Sciences de la Terre de Paris (ISTeP), Sorbonne Université, campus Pierre et Marie Curie, Paris, France.