Los filosilicatos son una subclase de los silicatos. Su estructura cristalina se compone de tetraedros básicos de (SiO4)4- que se unen entre sí a través de tres vértices, es decir, compartiendo 3 oxígenos, formando planos o capas que se denominan “hojas tetraédricas”.
A los filosilicatos también se les denomina “minerales arcillosos” ya que las rocas sedimentarias arcillas se componen mayoritariamente de filosilicatos.
Cada tetraedro tiene un vértice sin enlazar y por tanto tendrá tendencia a buscar un enlace que haga que la carga del tetraedro sea neutra. Por ello, las capas tetraédricas de los filosilicatos, al tener todos los vértices sin enlazar hacia un lado determinado, tienden a unirse con otras capas por ese lado.
Las capas que se unen a las “hojas tetraédricas” están compuestas por octaedros (poliedros de 8 caras y 6 vértices) y se denominan “hojas octaédricas”. Los octaedros pueden ser de hidróxido de aluminio (gibsita) o de hidróxido de magnesio (brucita)…. aunque también hay octaedros de hidróxido de hierro. Los silicatos con hojas octaédricas de aluminio se denominan aluminosilicatos.
Igual que en la capa de silicio cada tetraedro es un anión (SiO4)4-, en las capas octaédricas, cada octaedro es un anión (Al(OH)6)3- o bien un anión (Mg(OH)6)4- .
Los octaedros comparten sus caras triangulares para formar las hojas octaédricas.
Si los octaedros son de hidróxido de aluminio Al(OH)3 hay cationes del tipo Al3+ (o cationes Fe3+), y para que la hoja de octaedros sea neutra eléctricamente solo se necesita que haya cationes en dos de cada tres posiciones, por lo que estas hojas se llaman di-octaédricas.
Cuando los octaedros son de hidróxido de magnesio Mg(OH)2 el catión predominante es Mg2+ (o Fe2+) y entonces todos los octaedros tienen que estar llenos para alcanzar la neutralidad eléctrica, llamándose las hojas tri-octaédricas.
Hasta aquí, hemos visto que los filosilicatos tienen una estructura de hojas tetraédricas enlazadas 1:1 con hojas octaédricas, las cuales pueden tener algunos “agujeros” (di-octaédricas) o estar llenas (tri-octaédricas). Es decir, obtenemos un conjunto con estructura de capas denominado TO (Tetraédrica-Octaédrica) 1:1.
Entre otros, tienen esta estructura TO los caolines y las arcillas de bola. Las pastas blancas como loza, gres y porcelana, que se basan en caolín también tienen esta estructura. La unión entre una estructura TO y otra estructura TO se realiza mediante enlaces Van der Waals y la distancia entre capas es de 7 Å.
Pero los filosilicatos pueden estar formados por otras estructuras de capas distintas a la estructura TO.
La estructura 2:1 con capas TOT, consiste en que una hoja octaédrica se une por arriba y por abajo con hojas tetraédricas. La hoja tetraédrica inferior tiene sus vértices «desconectados» hacia arriba y la superior los tiene hacia abajo. La unión entre las distintas capas TOT se realiza con enlaces Van der Waals. La distancia entre capas es de 10 Å. El Talco y la Pirofilita son ejemplos de filosilicatos con esta estructura TOT.
Una tercera forma es la de los filosilicatos con estructura 2:1:1 que poseen una capa octaédrica adicional entre dos estructuras TOT. Podríamos denominar a esta estructura TOT-O-TOT.
La capa de octaedros intermedia no comparte oxígenos con las estructuras TOT y su presencia es equivalente a la presencia de distintos iones que normalmente se distribuyen entre las distintas capas con uniones por enlaces Van der Waals. La distancia entre capas es de 14 Å. A los filosilicatos con esta estructura se les denomina Cloritas.
Por último, hablar también de la estructura llamada 2:1 de capas invertidas, de la que se dice que es “fibrosa”. Aquí las estructuras TOT se combinan entre sí a distinta altura dejando unos canales que se llenan con moléculas de agua. Pertenece a este grupo de filosilicatos la Sepiolita o Espuma de Mar.
Isomorfismo
Los filosilicatos son isomórficos, por lo que determinados elementos pueden ser sustituidos por otros que tienen un radio atómico que difiere en menos de un 15%, conservando la misma estructura.
Algunos reemplazos frecuentes en filosilicatos son el de Mg2+ por Ca2+, Fe3+ por Al3+, o Fe2+ por Mg2+. En estos casos mencionados no hay alteración de la carga al realizar las sustituciones.
Si la sustitución altera el balance de carga eléctrica, se compensará con cationes adicionales. Si el Al3+ sustituye al Si4+, debe compensarse una unidad de valencia positiva (K+, Na+ o sustituyendo un O2- por OH–). En el caso de tener que compensar dos cargas se introducirán cationes tipo X2+ como Ca2+ o Mg2+. Este es el caso de los feldespatos, donde algunos iones silicios están reemplazados por aluminio, y se introduce potasio o sodio para lograr la electro neutralidad.
Estos reemplazos isomórficos en los silicatos se produjeron en el momento de su formación y no deben confundirse con el intercambio de iones, que es un fenómeno esencialmente externo a la estructura del filosilicato.
La introducción de cationes entre capas de los filosilicatos en los que se produce isomorfismo está presente en las subclases llamadas Esmectitas, Vermiculitas y Micas, las tres con estructura TOT (2:1).
Arcillas expansivas
Las arcillas ricas en Esmectitas y/o Vermiculitas son consideradas expansivas (no es el caso de las micas) ya que los cationes que se introducen entre sus capas tienen enlaces muy débiles, lo cual permite la entrada de agua en grandes cantidades aumentando su volumen muchísimo. Este fenómeno es el que produce muchos accidentes cuando tenemos suelos de arcillas expansivas y la humedad o la lluvia provocan crecimientos en volumen y desplazamientos entre las capas que pueden llegar a desmoronar edificios o provocar deslizamientos en laderas, caídas de árboles, etc…
Clasificación de filosilicatos
La siguiente tabla es una clasificación de los filosilicatos bastante aceptada, aunque no es la única. En ella podemos ver las distintas subclases, con su carga aproximada, su estructura de capas y los cationes que se alojan entre capas, y si son expansivas o no lo son.
Cada subclase se subdivide en dos subgrupos dependiendo del tipo de hojas octaédricas presentes que pueden ser di octaédricas (con aluminio) o tri octaédricas (con Magnesio).
Y, por último, los nombres de los minerales que se clasifican en cada subclase y subgrupo. Estos minerales difieren entre sí por las sustituciones isomórficas que se hayan producido en cada uno de ellos.
Para saber más sobre filosilicatos:
Artes Cerámicas 
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