Pedologia: parliamo dei silicati presenti nel suolo

2 Luglio 2023 Treman

I silicati rappresentano una buona parte dei minerali che sono presenti nel suolo e che possono mostrare strutture tetraedriche o più complesse. I nomi dei silicati derivano proprio dalla struttura e si distinguono in Nesosilicati, Sorosilicati, Ciclosilicati, Inosilicati, Tectosilicati e Fillosilicati. Tutti i silicati sono soggetti ai processi di alterazione che li possono trasformare in minerali secondari. L’efficacia dell’alterazione dipende dal numero di legami covalenti tra il Silicio e l’ossigeno Si-O-Si presenti nella struttura. Maggiore è il numero di legami Si-O-Si più lenta sarà l’alterazione del silicato e la sua trasformazione in minerali secondari.

I Nesosilicati

Sono costituiti dalla più semplice forma e cioè quella tetraedrica in forma singola. Ogni tetraedro è formato da un atomo di Silicio al centro (con carica positiva pari a +4) e coordinato con quattro atomi di ossigeno (con carica negativa su ogni atomo di ossigeno pari a -2). Questa configurazione porta ad un deficit di carica positiva, rendendo il tetraedro con quattro cariche negative non coperte.

Le cariche negative non coperte del tetraedro saranno compensate da cationi liberi come Mg 2+, Ca 2+, o Fe 2+, in proporzioni variabili, ma ben definite, con la creazione di legami ionici. Questa tipo di struttura non vede legami tra i tetraedri e questo porta i nesosilicati ad essere instabili e facilmente alterati per idratazione.

I Sorosilicati

I Sorosilicati hanno una struttura che vede due tetraedri SiO4 condividere un atomo di ossigeno nel vertice. Questa struttura ha, quindi, due atomi di silicio e sette atomi di ossigeno e presenza una carica negativa non bilanciata pari a -6. Anche qui sono i cationi liberi e regolarmente dispersi fra le unità strutturali a bilanciare la carica. A differenza del nesosilicato, qui, abbiamo un legame Si-O-Si che rende la struttura meno alterabile rispetto ai nesosilicati.

I Ciclosilicati

Sono composti da tetraedri di silicio che condividono due ossigeni con altrettanti tetraedri, formando anelli. L’unità base ha un rapporto silicio – ossigeno di 1:3 e, quindi, la carica non bilanciata è pari a -2 e questo viene annullata con un legame ionico con un catione disperso tra le strutture cicliche, cosi come accade per i precedenti silicati. Anche qui il numero di legami Si-o-Si è più grande rispetto ai sorosilicati.

Gli Inosilicati

Sono catene di tetraedri di silicio, singole o doppie. Le catene singole hanno un rapporto Silicio – ossigeno di 1:3 e, quindi, una carica non bilanciata pari a -2. Inoltre abbiamo una sostituzione su circa un terzo o metà tra il silicio e l’alluminio. Poichè l’alluminio è +3, mentre il silicio è +4, abbiamo una riduzione della carica positiva nella struttura. Questa sostituzione si definisce sostituzione isomorfa.
Gli inosilicati a catena doppia hanno un rapporto tra silicio e ossigeno pari a 4:11 e prevedendo una sostituzione isomorfa in circa la metà dei siti Si+4 con Al+3, abbiamo diverse cariche negative.

I Tectosilicati

Sono minerali con una struttura tridimensionale formata da tetraedri di silicio. Si distinguono due tipologie principali: quarzo e feldspato.
Nel quarzo l’unità di base è composta da un tetraedro che condivide un ossigeno con quello adiacente . Questo porta ad un minerale neutro con un rapporto Si-O pari a 1:2

La notevole resistenza del quarzo all’alterazione è dovuto proprio al gran numero di legami Si-O-Si presenti nel minerale e nell’assenza di catione con legami ionici.

Il feldspato è molto simile come struttura al quarzo, ma presenta una sostituzione isomorfa pari al 50% tra Al e Si. Il minerale non è più neutro ma ha carica negativa portata dal minor numero di carica positiva e vengono neutralizzate da catione alcalini o alcalino terrosi, dispersi tra le strutture. Il Feldspato, quindi, è più soggetto all’alterazione per idratazione o idrolisi rispetto al quarzo.

I Fillosilicati

I Fillosilicati sono catene di tetraedri e ottaedri a piani legati da ponti di ossigeno creando piani tridimensionali. I fillosilicati possono essere del tipo 1:1 dove un foglio di tetraedri e legato ad un foglio di ottaedri e del tipo 2:1 dove il foglio ottaedrico è al centro e sopra e sotto è legato con ponti di ossigeno a pianti tetraedrici.

Questa particolare struttura pone negli spazi interstrato l’ossigeno del tetraedro uno di fronte all’altro e questo ha una particolare valenza pedologica perchè influenza il rapporto acqua suolo e i processi di pedogenesi.

Possiamo dire che i fillosilicati sono la maggiore fonte di minerali nella componente argillosa, mentre la componente limosa e sabbiosa sono principalmente composti da neso, soro, tecto, ino e ciclo silicati.

L’alterazione dei minerali primari non solo consente la formazione di nuovi minerali, ma determina il rilascio di diversi elementi. Molti dei quali servono alle piante per crescere, ma questi elementi influiscono anche sulle proprietà del suolo. Il silicio, l’alluminio ed il ferro contribuiscono alla formazione delle argille; ferro e manganese sono essenziali nelle ossidoriduzioni; Potassio e sodio rappresentano agenti di dispersione degli stati di aggregazione dei suoli; Calcio e magnesio mostrano forte potere flocculante e lo stabilizzano.

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