Wollastonita

La wollastonita es un mineral común con la composición química CaSiO3, más específicamente Ca3 [Si3O9].

¿Qué es la wollastonita?

Químicamente, este es un silicato de calcio natural o la sal de calcio del ácido metasilícico.

Este mineral, por lo tanto, pertenece a la clase mineral de silicatos y germanatos.

La fórmula química de la wollastonita es CaSiO3 – Ca3 [Si3O9]

Carácteristicas de la Wollastonita

Ficha tecnica

Wollastonita

Fórmula química: CaSiO3 – Ca3[Si3O9] Dureza: 4.5 a 5 en la escala de Mohs
Densidad: 2.8 a 2.9 (g / cm3)
Transparencia: translúcida a opaca.
Color: Blanco a grisáceo traslúcido
Raya: Blanca
Sistema cristalino: Triclínico (en raras ocasiones, como parawollastonita, en sistema monoclínico)
Punto de fusión: 1.540 °C
Brillo: brillante, nacarado en superficies de escisión.
Habito: Fibroso

Su estructura cristalina consiste en cadenas de (SiO3) 2, que están unidas entre sí a través de los cationes de calcio.

Como un silicato monocatenario, es parte de los inosilicatos, pero no pertenece al grupo mineral de los piroxenos, que a menudo se usa erróneamente como sinónimo de silicatos monocatenarios, sino a los piroxenoides (similares a los piroxenos), ya que (SiO3) 2 cadenas en Sigue su estructura cristalina otro patrón de enlace.

Está formado por metamorfosis de contacto de piedra caliza y es un componente formador de roca de la roca metamórfica skarn.

Propiedades fisicas de la Wollastonita

El mineral wollastonita es incolora y cristaliza en el sistema de cristal triclínico.

Su dureza en la escala de Mohs varia entre 4.5 y 5, mientras que su peso especifico es de 2.8 a 2.9 g / cm3.

Se trata de un mineral con un alto punto de fusion, aproximadamente los 1540°C.

Su color varia entre un blanco y varios tonos traslucidos de gris. Su brillo oscila entre brillante y nacarado en las superficies de escisión. La Wollastonita mineral presenta un habito Fibroso.

Usos y aplicaciones de la wollastonita

Debido a sus cristales fibrosos a agujas y su alto punto de fusión (1540 ° C), este material ofrece una amplia gama de aplicaciones técnicas. Entonces, ¿para qué sirve la wollastonita?

Su producción se realiza mediante la reacción del óxido de calcio (CaO, cal quemada) con dióxido de silicio (SiO 2, cuarzo o gel de sílice).

Uno de los principales usos de la wollastonita es la industria de la cerámica, donde se utiliza para mejorar las propiedades mecánicas de la cerámica blanca.

Debido a su alto punto de fusión, actúa como un sustituto de las fibras de asbesto.

Por lo general, se usa en electrodos de soldadura, materiales aislantes  y ropa protectora resistente al fuego.

Si bien las fibras de asbesto se encuentran entre los agentes cancerígenos, las fibras hechas con este mineral no representan un riesgo para la salud, ya que se disuelven en unos pocos días a unas pocas semanas en el cuerpo.

En la industria de los plásticos, se usa principalmente como relleno en termoplásticos.

Entre otras cosas, sirve para mejorar la rigidez y la resistencia a la flexión de los poliésteres, poliamidas y polipropilenos.

Del mismo modo, se utiliza en resinas de reacción como las resinas epoxi para evitar las grietas causadas por el encogimiento.

Existen numerosos nombres comerciales para este mineral, incluidos Kemolit, Hycon y Tremin.

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Etimología, historia y origen de la Wollastonita

El nombre de esta roca se remonta a J. Léman, quien mencionó por primera vez el nombre en 1818 en el «Dictionnaire d’histoire naturione applelleée aux arts de Nouveau à l’agriculture» cuando describía rocas, más específicamente un Skarn de Dognecea en la parte rumana del Banat.

Sin embargo, la primera descripción del mineral fue realizada en 1793 por el mineralogista austriaco A. Stütz en la New Institution of the k.-k. Naturalien-Sammlung zu Wien, que se llama el mineral Tafelspath.

El soporte tenía piezas de mano de muestras de roca disponibles del Banat, pero no está asegurado si éstas también eran de Dognecea. Sin embargo, hoy Dognecea es considerada una localidad tipo de Tafelspath o Wollastonite.

El cambio de nombre de Tafelspath en Wollastonita por Léman fue concebido como un reconocimiento a los méritos científicos del famoso naturalista inglés William Hyde Wollaston (1766-1828).

Desde la fundación de la Asociación Mineralógica Internacional (IMA) en 1958, la wollastonita se ha convertido en el nombre de mineral reconocido internacionalmente para el CaSiO3 natural.

Clasificación de la Wollastonita

Habito de la Wollastonita

La novena edición de la clasificación de Strunz’schen Mineral válida desde 2001 y utilizada por la Asociación Mineralógica Internacional (IMA) asigna wollastonita-1A y la variedad -2M también en la clase de «silicatos y germanatos» y allí en el departamento de «cadena y Cintas de silicatos (inosilicatos) «.

Sin embargo, esta división se subdivide aún más según el tipo de formación de la cadena, de modo que este mineral de acuerdo con su estructura en la subdivisión «silicatos de cadena y cinta con 3-periódicas cadenas simples y múltiples» se puede encontrar, donde se denomina «grupo wollastonita» con el sistema. -No. 9.DG.05 y los otros miembros Bustamite, Cascandite, Ferrobustamit, Pektolith, Sérandit y Tanohatait.

La mineralogía de Dana, que se usa predominantemente en países de habla inglesa, también clasifica a la wollastonita-1A, a la wollastonita-2M y a la wollastonita-3A-4A-5A-7A en la clase de «silicatos y germanatos» y luego a la división de «cadena de minerales de silicato».

Aquí también están en el nombre de ellos «grupo de wollastonita» con el sistema no. 65.02.01 y los otros miembros Bustamite, Ferrobustamite, Pektolith, Sérandit, Cascandit, Denisovit y Tanohatait dentro de la subdivisión «Cadenas de silicatos: cadenas simples no ramificadas, W = 1 con cadenas P = 3».

Estructura cristalina de la wollastonita

En la naturaleza, esta roca normalmente ocurre como wollastonita-1T. La wollastonita-1T cristaliza en el sistema de cristal triclínico (clase triclinic-pinacoidal; 1) en el grupo espacial P1 (número de grupo espacial 2) con seis unidades de fórmula en la celda unitaria (Z = 6).

El único elemento de simetría en la estructura de cristal es un centro de inversión que replica los átomos mediante el reflejo de puntos.

Los centros de inversión están ubicados en las esquinas, en los centros de superficie y en el centro de la celda unitaria.

La estructura cristalina contiene tres átomos de calcio y silicio cristalográficamente distinguibles, así como nueve átomos de oxígeno diferentes.

Distinguir cristalográficamente significa que estos átomos no son interconvertibles por los elementos de simetría existentes (en este caso, el centro de inversión).

Ambiente de coordinación de los cationes Ca2 + y Si4 +

Propiedades quimicas de la wollastonita

Como en casi todos los silicatos, el silicio está rodeado por cuatro átomos de oxígeno en forma de tetraedro.

Sin embargo, estos tetraedros de SiO4 no están aislados en la estructura cristalina, sino que están unidos a cadenas (consulte la siguiente sección).

Las distancias oxígeno-silicio son entre 157 y 166 pm, lo que corresponde a las distancias usuales en silicatos.

Los átomos de calcio están rodeados cada uno por seis átomos de oxígeno en forma de octaedros distorsionados, las distancias calcio-oxígeno están entre 227 y 255 pm.

Patrón de ligamiento de las cadenas de silicato

Aunque la este mineral pertenece a los silicatos monocatenarios (inosilicatos), el patrón de unión de los tetraedros de SiO4 dentro de la cadena de silicato difiere del de los piroxenos más abundantes.

La diferencia se hace evidente cuando se compara la wollastonita con la enstatita de piroxeno (MgSiO3).
La unión de los tetraedros de SiO 4 tiene lugar en todos los silicatos de cadena a través de esquinas tetraédricas comunes, es decir, a través de átomos de oxígeno comunes.

Para que se forme una cadena, cada silicio tiene que compartir dos de los átomos de oxígeno de su tetraedro con los átomos de silicio vecinos, por lo que estos átomos de oxígeno «solo» le pertenecen a la mitad.

Esto da como resultado una relación de silicio a oxígeno de 1: 3 en la cadena, que también se refleja en la fórmula química de los silicatos de cadena (wollastonita: CaSiO3, enstatita: MgSiO3).

Estas cadenas son virtualmente infinitas, están limitadas solo por el tamaño del cristal.

Las cadenas ahora se pueden diferenciar aún más por la orientación de los tetraedros de SiO4. Mientras que en la enstatita y en todos los demás piroxenos se repite el mismo motivo después de dos tetraedros, el patrón de la cadena en wollastonita viene dado por tres tetraedros.

En términos simples, en la enstatita, los tetraedros con un pico muestran alternativamente «arriba» y «abajo», mientras que en wollastonita un tetraedro con las puntas «abajo», los dos siguientes, sin embargo, «hacia arriba».

En el caso de los piroxenos, por lo tanto, se habla de una «cadena doble», la wollastonita tiene una «cadena triple».

Dado que el motivo subyacente de las cadenas en wollastonita consiste en tres tetraedros, la fórmula química también se suele triplicar, Ca3 [Si3O9].

Las cadenas infinitas (SiO3) 2 corren en la estructura cristalina de wollastonita en la dirección [010], es decir, en la dirección del eje b cristalográfico.

El motivo de la cadena de tres tetraedros se repite después de las 732 pm, que corresponde exactamente a la constante de celosía de la celda unitaria en la dirección del eje b.

La disposición más complicada de los tetraedros en wollastonita se produce debido a la mayor necesidad de espacio de los cationes Ca 2+ (Ca 2+ es más grande que los cationes Mg 2+ y Fe 2+ frecuentemente presentes en los piroxenos) en la estructura cristalina.

Influencia de la estructura sobre las propiedades macroscópicas

Habito fibroso de la Wollastonita

Sobre la base de la estructura cristalina, se pueden explicar algunas propiedades macroscópicas de este mineral.

Los monocristales de wollastonita tienen un hábito fibroso o similar a una aguja, ya que los cristales crecen preferentemente en la dirección del eje b cristalográfico, que corresponde a la orientación de las cadenas de silicato en la estructura cristalina.

Si se rompe una aguja de este mineral en el medio, es decir, se rompe las cadenas de silicato, se producen superficies de fractura desiguales, mientras que bajo una carga mecánica hay superficies de corte paralelas paralelas al eje b ({100} perfecto, {001} y {102} buena escisión) surgir.

Esto también puede explicarse por las condiciones de enlace químico en el cristal. Mientras que el silicio y el oxígeno están conectados por enlaces covalentes (enlaces atómicos), existe un enlace iónico entre el calcio y el oxígeno, que se basa en una interacción puramente electrostática y, por lo tanto, representa el enlace más débil.

Variaciones y polimorfos

La wollastonita existe en varias modificaciones con la misma fórmula química pero diferentes estructuras cristalinas, de las cuales solo dos ocurren en la naturaleza.

Dado que todas las modificaciones son químicamente idénticas, también se denominan polimorfos.

El nombre de wollastonita sin aditivo generalmente describe con mucho la forma más común, la wollastonita-1T de cristalización triclínica (1 significa «la primera forma», T para triclínica), que a veces se denomina wollastonita-1A o α-CaSiO3. En la literatura inglesa también existe el nombre Wollastonite-Tc (Tc = Triclinic).

La segunda forma natural es la wollastonita monoclínica-2M (2 = «la segunda forma», M = monoclínica), que ocurre con mucha menos frecuencia que la wollastonita triclínica-1T.

Los sinónimos de wollastonita-2M son paravollastonita y, en realidad, intrascendentes, también α-CaSiO3.

El término α-CaSiO3 se usa para wollastonita-1T y wollastonita-2M, ya que ambos se consideran modificaciones criogénicas.

Sin embargo, la wollastonita-2M generalmente no coexiste con la wollastonita-1T, pero está contenida en rocas metamórficas formadas a muy baja presión durante la metamorfosis.

La modificación a alta temperatura se conoce como pseudo-wollastonita (a veces también wollastonita-4A) o β-CaSiO3 y es estable solo a temperaturas superiores a 1120 ° C.

La pseudowollastonita también cristaliza de forma monoclínica, pero tiene una estructura pseudoortortómbica debido a su ángulo β muy cercano a 90 ° de su célula unitaria.

Mientras que la wollastonita-1T y la wollastonita-2M pertenecen a los silicatos monocatenarios (inosilicatos), los silicatos en pseudowollastonita forman estructuras en forma de anillo.

La pseudowollastonita pertenece al grupo de los silicatos cíclicos (ciclosilicato). La disposición de los tetraedros de SiO4 es más comparable a la estructura de benitoita (BaTi [Si3O9]).

Se obtuvieron modificaciones adicionales en experimentos de alta presión de wollastonita-1T, todos ellos cristalizan triclínicamente, lo que a su vez produce cambios en las estructuras cristalinas.

Las modificaciones de alta presión incluyen las variedades 3T, 4T, 5T y 7T.

Yacimientos mas importantes

La wollastonita se produce en todo el mundo en numerosas localidades y también está degradada para uso industrial.

Las siguientes cifras para la producción en 2016 se refieren al Informe Mundial de Minerales del British Geological Survey 2012-2016:

  • China, 950,000 t
  • India, 166.168 t
  • México, 63.683 t
  • USA, 60,000 t
  • España, 13.553 t
  • Finlandia, 10.000 t
  • Canadá, 6.000 t
  • Australia, 1.797 t

Ubicaciones sin degradación comercial

  • Sajonia (Alemania)
  • Banat (Rumania)
  • Vesubio y Monte Somma (Italia)
  • Franklin (Nueva Jersey, EE.UU.)

Los minerales extraidos de Franklin (Nueva Jersey) a menudo se caracterizan por una fluorescencia azul a blanca bajo la influencia de la luz UV.

Esto, al igual que la fluorescencia en el mineral fluorita, es causado por cantidades muy pequeñas de cationes de europio (Eu2 +) en las posiciones de calcio en la red cristalina.

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