A szilikát egy só, amely egyesíti a szilícium-dioxid SiO 2-tmás fémoxidokra . Az ásványi anyag szilikát összetételű, a minősített szilikátok pedig rendkívül fontos ásványi anyagok családja. A ásványtani , polimorf szilícium-dioxid sorolják között szilikátok.
Szilikátok alkotják 97 tömeg% a földkéreg , és több mint 90 tömeg% a litoszféra . Sok család létezik:
A szilikátok olyan ásványi anyagok, amelyek vázát alapvetően szilícium és oxigén (SiO 4 ) tetraéderei alkotják alumínium , magnézium , vas , kalcium , kálium , nátrium és más elemek hozzáadásával . Egyes ritka esetekben a szilícium nem tetraéderes ( 4. koordináció ), hanem oktaéderes (6. koordináció), mint például a sztishovit SiO 2 vagy a taumasit Ca 3 Si (OH) 6 (CO 3 ) (SO 4 ) • 12 H 2 O.
A legegyszerűbb esetben, a neoszilikátok (ortoszilikátok) esetében a tetraéderek anionok formájában vannak jelen a szerkezetben (SiO 4 ) 4-.
SiO 4 tetraéder számos oxigénatomot egyesíthet a csúcsok mentén, így más, szintén kis méretű struktúrákat hozhat létre.
Az egyik megkülönbözteti a diszilikátokat ( szoroszilikátokat ), amelyekre jellemző az anion (Si 2 O 7 ) 6-és cyclosilicates amely ciklikus anionok, amelyek összekapcsolódásával keletkeznek három, négy vagy hat SiO 3 csoportok.
Az anionok olyan kationokhoz kapcsolódnak, amelyek biztosítják az egész elektromos semlegességét.
SiO 4 tetraédernagyon nagy struktúrákat ( polimer struktúrákat ) alkothat . Ezeket a struktúrákat hosszú kovalens láncok jellemzik - Si-O-Si-O-Si-O-, amelyek lehetnek egydimenziósak, vagy két- vagy háromdimenziós hálózatokat alkothatnak .
A polimer szerkezetek a következők formájában makro- anion határozatlan kiterjesztése, lineáris, mint a piroxénekből , kettős láncok (szalagok) a amfibolokat , sheeted a réteges szilikátok , háromdimenziós az aluminoszilikátok , mint például a földpátok , vagy formájában egy háromdimenziós makromolekuláris szerkezetet a szilícium-dioxid , amely lehet kristályos vagy amorf .
Szemben (és alatta) a makroanionok és a kristályosodott szilícium-dioxid molekuláris modelljei (Si-atomok szürke, O-vörösek). A szerkezetek képleteit a polimerekre vonatkozó jelölések szerint írjuk:
A makroanionok, mint az anionok, olyan kationokhoz kapcsolódnak, amelyek biztosítják az egész elektromos semlegességét. A kristályosított szilícium-dioxid makromolekulában az ismétlődő motívum egy tetraéder, amely a tér mindhárom irányában ismétlődik. A négy oxigén atomok O a csúcsai egy SiO 4 tetraéder egyesítjük más SiO 4 tetraéder . Az O atom két tetraéder között oszlik meg, így 1/2 O-nak számít egy tetraéderben. Az ismétlési mintát ezután SiO 4/2 vagy SiO 2 ( ) értékre írjuk . A szilícium-dioxid képlete tehát [SiO 2 ] n( ) .
makromolekula
[SiO 2 ] n
(kristályos szilícium-dioxid, háromdimenziós - itt: kvarc β)
SiO 4 tetraéder
Kristályos szilícium-dioxid (β-kvarc) szerkezete
Az n indexet általában elhagyják az [SiO 2 ] n írásban, és a képlet egyszerűen SiO 2 .
jegyzet
A szerkezetek képletei a makroanion töltésével is ábrázolhatók, nem pedig az egység töltésével, például [SiO 3 ] n 2 n -[SiO 3 2- ] n helyett( ) .
A makroanionok ásványi kationokkal egyesülve szervetlen polimereket képeznek .
Az ionos egységek aránya tükrözi az anyag elektromos semlegességét.
Példák
Lineáris makroanionok [SiO 3 2- ] nkombinálva olyan kationokkal, mint Li + , Mg 2+ , Ca 2+ , Al 3+ , piroxének képződéséhez :
a Mg 2+ ionok azok képezik a ensztatit általános képletű [MgSiO 3 ] n a Ca 2+ és Mg 2+ ionokkal képezik a [CaMg (SiO 3 ) 2 ] n képletű diopszidot Li + és Al 3+ ionokat képeznek Spodumene képletű [LiAI (SiO 3 ) 2 ] n-Ezeket a képleteket általában leegyszerűsítik az n : MgSiO 3 index kihagyásával, CaMg (SiO 3 ) 2, LiAl (SiO 3 ) 2.
jegyzet
A tetraéderek lineáris makroanionban történő elrendezése felváltva az egyik oldalon, a másik pedig a középvonalban:
Ha figyelembe vesszük ezt az elrendezést, akkor az ismétlési minta két egymást követő tetraédert társít. Képlete: [Si 2 O 6 ] 4-( ) .
Az előző polimerek képletei:
[Mg 2 Si 2 O 6 ] naz enyhüléshez . [CaMgSi 2 O 6 ] na diopszidra . [LiAlSi 2 O 6 ] na spoduménhez .Az n index kihagyásával a képleteket írjuk: Mg 2 Si 2 O 6, CaMgSi 2 O 6, LiAlSi 2 O 6. |}
A szilikátok a kovasavak sóinak tekinthetők . Ezek a sók kombinálják egy vagy több kation fém a oxianion a szilícium . A Si / O aránytól függően különösen megkülönböztetünk:
A kémiai osztályozás részben átfedésben van a szerkezeti osztályozással. Különösen az ortoszilikátok általában újszilikátok , a metaszilikátok pedig inozilikátok .
Geológusok már régóta tekintik a szilikátok világon , mint sók a kovasav a kioldódási a szilícium-dioxid . Most oxigén és szilícium (vagy alumínium- szilikátok esetén akár alumínium) társulásából származó kémiai építményeknek tekintik őket , amelyek tetraédereket (Si, Al) O 4 alkotnak.vagy egy vagy több oxigénatom, vagy kationok kapcsolódnak egymáshoz (ezek, például Mg, Fe, Al a kvázi szabályos oktaéderek központjában találhatók).
A szilikátokat több szempont szerint is osztályozhatjuk, de az ásványtan két leggyakrabban használt osztályozása a tetraéderek szekvenciáján alapul:
Az e két kritérium által meghatározott alkategóriák megegyeznek, és a legtöbb esetben a végeredmény is megegyezik. Azonban az alumínium-szilikátok esetében, amelyek szerkezete tetraédereket tartalmaz, amelyek nem szilíciumtól és alumíniumból állnak, a két osztályozás eltér egymástól.
Az alumínium-szilikátok fő csoportjai a következők:
A Machatski-Bragg topokémiai osztályozás és a Zoltai topológiai osztályozás közötti főbb különbségeket az alábbi táblázat tartalmazza.
Ásványi | Képlet | Topokémiai besorolás (Machatski-Bragg) |
Topológiai osztályozás (Zoltai) |
Hetero-tetraéder (ek) |
---|---|---|---|---|
Petalite | [4] Li [4] Al [4] SiO 4 | filo | tecto | Al, Li |
α- eukriptit | [4] Li [4] Al [4] SiO 4 | neso | tecto | Al, Li |
Fenacit | [4] Legyen 2 [4] SiO 4 | neso | tecto | Lenni |
Willemite | [4] Zn 2 [4] SiO 4 | neso | tecto | Zn |
Berill | [6] Al 2 [4] Be 3 [4] Si 6 O 18 | cyclo | tecto | Lenni |
Cordierite | [6] Mg 2 [4] Al 3 [4] (AlSi 5 ) O 18 | cyclo | tecto | Al |
Hemimorfit | [4] Zn 4 [4] Si 2 O 7 (OH) 2 • H 2 O | soro | tecto | Zn |
Melilit | [8] Cana [4] Al [4] Si 2 O 7 | soro | filo | Al |
Sillimanite | [6] Al [4] Al [4] SiO 5 | neso | soro | Al |
Egyes csillagok körül „hideg” circumstellar számít - az alábbiakban a szilikát szublimáció hőmérséklet mintegy 1500 K - van porszemcsék alkotják szilikátok. Jelenlétüket a szilikátokra jellemző széles spektrumvonalak mutatják az N és Q infravörös spektrális sávokban , 10, illetve 20 µm-nél .
A spektrális profilja ezeket a sorokat, ami függ a típusától szilikát, a geometria a porszemcsék és a kiegészítő jelenléte más vegyületek (például jég kevesebb, mint 300 K ), előrejelzést ad a fizikai körülmények között. - vegyi anyagok a vizsgált környezetek.
A szilikátok jelenlétét gyakran tanúsítják a fiatal csillagok és a kifejlődött csillagok körül , különösen az akreciós korongokban és a körülvett burkolatokban. Különösen szilikátok a fő összetevői a földi bolygók a Naprendszer : Venus , Föld , Mars , és kisebb mértékben, Mercury .
Tudjuk, hogy az éghajlat befolyásolja a kőzetek mállását, és vannak olyan visszacsatolási hurkok is, amelyek az időjárási vegyületek hatására módosítják a CO 2 és a szén körforgását az óceánban, következésképpen az éghajlat alakulását.
A szilikátokban gazdag kőzetek kimosódása jelentősen megnőtt a mezőgazdaság, az erdészet és a területrendezés emberi gyakorlatának, a tűz / kiégésnek és általában a tájak ökológiai átalakulásának köszönhetően .
Hasonlóképpen, a savas eső és az édesvíz savasodása jelenségek helyileg súlyosbítják a kőzetek és a talajok oldódását. Ezek a jelenségek hozzájárulnak a talaj leromlásához az áramlási irányban, de a folyásirányban hozzájárulnak a karbonátos kőzetek képződéséhez az óceánokban, és ezért a CO 2 átviteléhez a légkörből a litoszférába ( ebben az esetben " szénelnyelő "). A kőzetek megváltoztatása hozzájárul a szén-körforgáshoz, az éghajlatváltozás összefüggésében megalapozta a litológiai bolygókartográfia (világlitológiai térkép) elkészítését hat fő kőzettípusra szélességi, kontinens- és óceán-vízgyűjtő medence, valamint 49 nagy szárazföldi vízgyűjtők. Ezt a feltérképezési munkát a CO 2 -cikluson elérhető modellekkel párosítva értékelték a kőzetek atmoszférikus CO 2 -mennyiségét az időjárási folyamatuk során, valamint a folyók által az óceánba juttatott lúgosságot. Kimutatták, hogy a kőzetek mállása a múltban jelentősen változott a paleoklimátusok jeges és interglaciális fázisa szerint . A szilikát kőzetek közül úgy tűnik, hogy a pala és a bazaltok nagy hatással vannak az alapkőzet mállási folyamata által pumpált CO 2 mennyiségére.