Interested Article - Силикаты (минералы)

Схемы расположения кремния и кислорода в силикатах

Силикаты и алюмосиликаты представляют собой обширную группу минералов . Для них характерен сложный химический состав и изоморфные замещения одних элементов и комплексов элементов другими. Главными химическими элементами, входящими в состав силикатов, являются Si , O , Al , Fe ²⁺ , Fe ³⁺ , Mg , Mn , Ca , Na , K , а также Li , B , Be , Zr , Ti , F , H , в виде (OH) ⁻ или H ₂ O и другие.

Общее количество минеральных видов силикатов около 800. По распространённости на их долю приходится более 90 % минералов литосферы . Силикаты и алюмосиликаты являются породообразующими минералами. Из них сложена основная масса горных пород: полевые шпаты , кварц , слюды , роговые обманки , пироксены , оливин и другие. Самыми распространёнными являются минералы группы полевых шпатов и затем кварц , на долю которого приходится около 12 % от всех минералов.

Структурные типы силикатов

В основе структурного строения всех силикатов лежит тесная связь кремния и кислорода; эта связь исходит из кристаллохимического принципа, а именно из отношения радиусов ионов Si (0.39Å) и O (1.32Å). Каждый атом кремния окружён тетраэдрически расположенными вокруг него атомами кислорода. Таким образом, в основе всех силикатов находятся кислородные тетраэдры или группы [SiO ₄ ] ₃ , которые различно сочетаются друг с другом. В зависимости от того, как сочетаются между собой кремнекислородные тетраэдры, различают следующие структурные типы силикатов.

Островные силикаты , то есть силикаты с изолированными тетраэдрами [SiO ₄ ] ⁴⁻ и изолированными группами тетраэдров :
- а) силикаты с изолированными кремнекислородными тетраэдрами (См. схему, а). Их радикал [SiO ₄ ] ⁴⁻ , так как каждый из четырёх кислородов имеет одну валентность. Между собой эти тетраэдры непосредственно не связаны, связь происходит через катионы;
- б) Островные силикаты с добавочными анионами О ²⁻ , ОН ⁻ , F ⁻ и другие.
- в) Силикаты со сдвоенными тетраэдрами . Отличаются обособленными парами кремнекислородных тетраэдров [Si ₂ O ₇ ] ⁶⁻ . Один из атомов кислорода у них общий (см. Схему, б), остальные связаны с катионами.
- г) Кольцевые силикаты . Характеризуются обособлением трёх, четырёх или шести групп кремнекислородных тетраэдров, образующих кроме простых колец (см. Схему в, г), также и «двухэтажные». Радикалы их [Si ₃ O ₉ ] ⁶⁻ , [Si ₄ O ₁₂ ] ⁸⁻ , [Si ₆ O ₁₈ ] ²⁻ , [Si ₁₂ O ₃₆ ]24 ⁻ . Представители : оливины , гранаты , циркон , титанит , топаз , дистен , андалузит , ставролит , везувиан , каламин , эпидот , цоизит , ортит , родонит , берилл , кордиерит , турмалин и другие.
Цепочечные (Цепочные) силикаты , силикаты с непрерывными цепочками из кремнекислородных тетраэдров (см. Схему, д, е). Тетраэдры сочленяются в виде непрерывных обособленных цепочек. Их радикалы [Si ₂ O ₆ ] ⁴⁻ и [Si ₃ O ₉ ] ⁶⁻ . Представители : пироксены ромбические ( энстатит , гиперстен ) и моноклинные ( жадеит , диопсид , , геденбергит , авгит , эгирин , сподумен , волластонит , силлиманит ). Цепочечные силикаты характеризуются средними плотностью и твердостью и совершенной спайностью по граням призмы. Встречаются в магматических и метаморфических горных породах.
Поясные (Ленточные) силикаты , это силикаты с непрерывными обособленными лентами или поясами из кремнекислородных тетраэдров (см. Схему, ж). Они имеют вид сдвоенных, не связанных друг с другом цепочек, лент или поясов. Радикал структуры [Si ₄ O ₁₁ ] ⁶⁻ . Представители : тремолит , актинолит , , роговая обманка .
Листовые силикаты , это силикаты с непрерывными слоями кремнекислородных тетраэдров. (см. Схему, з). Радикал структуры [Si ₂ O ₅ ] ²⁻ . Слои кремнекислородных тетраэдров обособлены друг от друга и связаны катионами. Представители : тальк , серпентин , хризотил-асбест , , палыгорскит , слюды ( мусковит , флогопит , биотит ), гидрослюды ( вермикулит , глауконит ), хлориты (, клинохлор и др), минералы глин ( каолинит , хризоколла , гарниерит и др.), мурманит .
Силикаты с непрерывными трёхмерными каркасами, или каркасные силикаты (см. Схему, и). В этом случае все атомы кислорода общие. Такой каркас нейтрален. Радикал [SiO ₂ ] ⁰ . Именно такой каркас отвечает структуре кварца . На этом основании его относят не к окислам , а к силикатам. Разнообразие каркасных силикатов объясняется тем, что в них присутствуют алюмокислородные тетраэдры. Замена четырёхвалентного кремния на трехвалентный алюминий вызывает появление одной свободной валентности , что в свою очередь влечет за собой вхождение других катионов (например калия и натрия ). Обычно отношение Al к Si равно 1:3 или 1:1.

Зависимость облика и свойств от структуры

Силикаты, структура которых представлена обособленными кремнекислородными тетраэдрами, имеют изометрический облик (гранаты); гексагональный берилл имеет обособленные шестерные кольца кремнекислородных тетраэдров; силикаты цепочечной и поясной структур обычно вытянуты ( амфиболы , пироксены). Особенно наглядны в этом отношении листовые силикаты (слюды, тальк, хлориты). Слои кремнекислородных тетраэдров являются очень прочными, а их связи друг с другом через катионы менее прочная. Расщепить их легко вдоль слоёв. Этим вызывается их спайность и листоватый облик.

Полезные ископаемые

Силикаты — важные неметаллические полезные ископаемые : асбест, тальк, слюды, каолин, керамическое и огнеупорное сырьё, строительные материалы. Они также являются рудами на бериллий , литий , цезий , цирконий , никель , цинк и редкие земли . Кроме того, они широко известны как драгоценные и поделочные камни: изумруд , аквамарин , топаз , нефрит , родонит и др.

Происхождение ( генезис )

Эндогенное, главным образом магматическое (пироксены, полевые шпаты ). Силикаты также характерны для пегматитов (слюды, турмалин, берилл и др.) и скарнов (гранаты, волластонит). Широко распространены в метаморфических породах — сланцах и гнейсах (гранаты, дистен, хлорит). Силикаты экзогенного происхождения представляют собой продукты выветривания или изменения первичных (эндогенных) минералов (каолинит, глауконит, хризоколла).

Примечания

(неопр.) . britannica.com . Дата обращения: 8 мая 2018. 25 октября 2017 года.
Deer, W.A.; Howie, R.A.; Zussman, J. (англ.) ( (англ.) . — 2nd. — London: Longman , 1992. — ISBN 0-582-30094-0 .
Hurlbut, Cornelius S.; Klein, Cornelis. . — 20th. — Wiley, 1985. — ISBN 0-47180580-7 .
Deer, W.A.; Howie, R.A., & Zussman, J. (1992). An introduction to the rock forming minerals (2nd edition ed.). London: Longman ISBN 0-582-30094-0
Hurlbut, Cornelius S.; Klein, Cornelis ||1985). Manual of Mineralogy , Wiley, (20th edition ed.). ISBN 0-471-80580-7

Литература

Миловский А.В. Минералогия и петрография. — М. : Государственное научно-техническое издательство литературы по геологии и охране недр, 1958. — С. 83—88.
Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М. : Советская энциклопедия, 1995. — Т. 4 (Пол-Три). — 639 с. — ISBN 5-82270-092-4 .