Minerales

Minerales primarios del suelo

A los componentes inorgánicos de los suelos se les agrupa en minerales primarios (aquellos que no han sufrido cambios químicos desde su formación inicial) que se acumulan principalmente en las fracciones de arena y limo y en minerales secundarios (aquellos que resultan de la descomposición de los minerales primarios y recombinación de los productos) y predominan en las arcillas. Al desarrollarse los suelos, generalmente ocurre un enriquecimiento de materia orgánica y la pérdida de los elementos químicos de mayor solubilidad.

Los silicatos y aluminosilicatos son los principales componentes de la mayor parte de los minerales que constituyen las rocas y muchos suelos. Los minerales son sustancias inorgánicas con composiciones y propiedades características, cada mineral tiene una estructura molecular y composición propia, pero por el proceso de sustitución isomórfica pueden ser reemplazados algunos elementos químicos por otros de radio iónico similar produciendo variaciones en la composición de los minerales.

La meteorización cambia la proporción de los minerales en los suelos y son resistentes a la meteorización el cuarzo (SiO2), algunos óxidos de fierro y aluminio y la ortoclasa (KAlSi3O8)

Los silicatos constituyen un amplio grupo de minerales que se encuentran en mayor proporción en las rocas ígneas y en las metamórficas que en las sedimentarias. La mayoría de los silicatos en los suelos es cristalina y su unidad básica se representa por un tetraedro equilátero formado por un ión central de silicio y un átomo de oxígeno en cada vértice. Electrónicamente cada tetraedro representa la partícula SiO42-.  Cuando estas cargas se neutralizan con cationes, como el olivino (Mg, Fe)2SiO4 , se forman minerales que se representan por tetraedros individuales.

Al aumentar el grado de polimerización y al compartir los átomos de silicio más átomos de oxígeno se reduce la relación Si/O de 1:4 a 1:2 para los tectosilicatos que forman una red tridimensional muy estable como en el cuarzo (SiO2). También cuando se combinan varios átomos de oxígeno con varios átomos de silicio pueden formarse diferentes estructuras representadas por tetraedros dobles, anillos o láminas.
 
 

En los minerales primarios además de los silicatos hay otros minerales como los óxidos y los carbonatos y otros que se presentan en pequeñas cantidades en la composición de las rocas como  los fosfatos y los sulfuros. Los carbonatos son importantes porque forman suelos de buena fertilidad.

La distribución de los minerales primarios en las rocas depende de la naturaleza química y de las condiciones de formación de las rocas.

Los minerales más comunes en los silicatos ácidos son el cuarzo, los feldespatos y muscovita, y en menor proporción la biotita, las plagioclasas y los anfíboles. Los feldespatos potásicos, como la ortoclasa, son característicos de las rocas ígneas ácidas y los feldespatos ricos en sodio y calcio, como las plagioclasas, lo son de las rocas básicas.

Minerales secundarios

La meteorización en los suelos se lleva acabo a través de un conjunto de fenómenos de descomposición y de síntesis que generan diferentes compuestos sencillos como los óxidos y complejos como los silicatos.

Los silicatos se clasifican en tres grupos:
- Silicatos laminares o filosilicatos, se encuentran en suelos moderadamente meteorizados y predominan en regiones que han sufrido glaciación. Estos se subdividen en cuatro grupos: las kanditas o minerales caoliníticos o dimórficos; los minerales trimórficos; las cloritas o minerales tetramórficos y los minerales interestratificados.
-  Silicatos fibrosos, se encuentran en regiones secas con clima mediterráneo.
- Silicatos sin estructura cristalina, se encuentran en suelos derivados de materiales volcánicos.

La composición química de los minerales arcillosos varían dentro de límites amplios, inclusive en un mismo mineral, debido a procesos como la sustitución isomórfica y la retención de diferentes cationes debido a las cargas de estos minerales. También la naturaleza dioctaédrica de los minerales contribuye a la diferenciación química. Los minerales trioctaédricos tienen un catión en todas las posiciones centrales de los octaédricos y aquellos minerales que sólo dos tercios de sus posiciones tienen un catión se les llama dioctaédricos, en éstos los cationes centrales balancean las cargas del conjunto que forma el mineral.

Las propiedades de las arcillas dependen de las fuerzas de van der Waals, de los enlaces covalentes entre los hidroxilos y los oxígenos superficiales, de la superficie específica, del pH del medio, etc. Los grupos hidroxilo de la superficie de la caolinita adsorben hidróxidos de fierro formando partículas que contribuyen a que los suelos tengan una buena estructura física.

Los óxidos son productos secundarios importantes de la meteorización.