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

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 macroanions^{[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 :

• les micas, à la structure en feuillets (phyllosilicates, bidimensionnels) ;
• les feldspaths, les feldspathoïdes et les zéolithes (tectosilicates, tridimensionnels).

Quelques exemples

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)

Le motif constitutif des macroanions de ces silicates est Si₂O₅²⁻ (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 (AlSi₃O₁₀)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)

La famille des tectosilicates comprend les diverses variétés de silice cristallisée (quartz, tridymite, cristobalite, coésite) 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 SiO₂ électriquement neutre en un macroanion 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 AlSi₃O₈⁻

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 AlSiO₄⁻

Associé à des cations calcium Ca²⁺, il forme l’anorthite Ca(AlSiO₄)₂

Notes

Voir aussi

Bibliographie

• Jean P. Mercier, Gérald Zambelli, Wilfried Kurz, Traité des matériaux, Vol.1 - Introduction à la science des matériaux, 3^e éd., Presses polytechniques et universitaires romandes, 1999 (ISBN 2-88074-402-4).
• Maurice Bernard, Cours de chimie minérale, 2^e éd., Éditions Dunod, 1994 (ISBN 2-10-002067-6).
• André Guinier, La structure de la matière – du ciel bleu à la matière plastique, Éditions Hachette, 1980 (ISBN 2-01-007095-X).
• A. Michel - J. Bénard, Chimie minérale, Éditions Masson, 1964.
• Raymond Quelet, Précis de chimie, Tome 1 - Chimie générale, 9^e éd., Presses universitaires de France, 1966.
• Raymond Quelet, Précis de chimie, Tome 2 - Chimie minérale, 8^e éd., Presses universitaires de France, 1964.
• Huheey, Keiter & Keiter, Chimie inorganique, De Boeck Université, 1996 (ISBN 2-8041-2112-7)
• C. A. Jouenne, Traité de Céramiques et Matériaux Minéraux, Éditions Septima, Paris, 1990.
• Jacques Angenault, La Chimie – dictionnaire encyclopédique, 2^e édition, Éditions Dunod, 1995 (ISBN 2100024973).

Articles connexes

• Silicate d'alumine
• Silicate

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