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Spiegazione riassuntivo sulle Regole di Goldschmidt
Sono regole formulate da Victor Moritz Goldschmidt, l’inventore della cristallochimica, che riguardano la sostituzione ionica:
- 1) Gli ioni di un elemento possono essere sostituiti da un altro quando la differenza fra i loro raggi è <15%;
- 2) Gli ioni la cui carica differisce di una sola unità possono sostituire altri ioni (fermo restando che sia mantenuta la neutralità della carica). Dopotutto, per definizione, le matrici naturali devono essere neutre; quindi, sostituire uno ione monovalente con uno bivalente è possibile, ma la differenza di carica non deve superare 1.
Ci sono, oltretutto, due modi per risolvere lo sbilanciamento di carica: –
- Il primo è efficace nei plagioclasi: Na(AlO₂)(SiO₂)₃;
- Ca(AlO₂)₂(SiO₂)
Ogni volta che inserisco un “Ca” (bivalente), tolgo due “Si” ed aggiungo un “Al” (dato che “Na” è monovalente).
Tale metodo è detto “doppia sostituzione”; questo è un metodo meno efficace: si tratta di sostituire un monovalente ad un bivalente lasciando un “vuoto”.
- 3) Quando due cationi occupano una posizione particolare nel reticolo cristallino, quello con il PI più alto forma legami più forti con l’anione rispettivo. PI sta per “potenziale ionico” ed è uguale al rapporto tra carica e raggio; nel caso di una sostituzione, la struttura cristallina è più stabile se lo ione “entrante” ha un PI maggiore di quello “uscente”.
- 4) La sostituzione isomorfogena può essere limitata quando gli ioni competitori hanno differenti elettronegatività e formano legami differenti da quello ionico. Insomma, se ho un elemento che sostituisce uno ione, se invece di realizzare un legame ionico ne forma uno covalente, tale procedimento non si può verificare.
Nota bene: quando la differenza di elettronegatività tra i due elementi è alta si forma un legame di tipo ionico, altrimenti se ne forma uno di tipo covalente.
Teoricamente sono queste le 4 regole di Goldschmidt, ma possiamo anche stilarne una quinta, che riguarda la complessità di una struttura cristallina:
5) Quando si sostituisce uno ione con uno di dimensioni diverse, la struttura si deve adattare; tale effetto sulla struttura cristallina è più tollerabile quanto più la struttura cristallina è complicata.
Ad esempio:
- NaCl, KCl: sono entrambe strutture cubiche semplici, infatti il processo di sostituzione non avviene.
- Albite, ortoclasio: sono feldspati alcalini cono strutture complesse, qui tale processo avviene.