Silikátový minerál

Struktura

Základní strukturální jednotkou všech silikátových minerálů je křemíkový čtyřstěn, ve kterém je jeden atom křemíku obklopen a spojen s ním (tj. Koordinovaný se) čtyřmi atomy kyslíku, každý na rohu pravidelného čtyřstěnu. Tyto čtyřstěnné jednotky SiO4 mohou sdílet atomy kyslíku a mohou být spojeny různými způsoby, což vede k různým strukturám. Topologie těchto struktur tvoří základ pro silikátovou klasifikaci. Například nesosilikáty jsou minerály, jejichž strukturu tvoří nezávislé silikátové čtyřstěny. Sorosilikáty jsou silikátové minerály skládající se z dvojitých čtyřstěnných skupin, ve kterých je jeden atom kyslíku sdílen dvěma čtyřstěnmi. Naproti tomu cyklosilikáty jsou uspořádány do prstenců složených ze tří, čtyř nebo šesti čtyřstěnných jednotek. Inosilikáty vykazují strukturu s jedním řetězcem, kde každý čtyřstěn sdílí dva atomy kyslíku. Phyllosilikáty mají deskovou strukturu, ve které každý čtyřstěn sdílí jeden atom kyslíku s každým ze tří dalších čtyřstěnů. Tektosilikáty ukazují trojrozměrnou síť čtyřstěnů, přičemž každá čtyřstěnná jednotka sdílí všechny své atomy kyslíku.

Podrobnosti vazby čtyřstěnů se stalo známé na počátku 20. století, kdy rentgenová difrakce umožnila stanovení krystalové struktury. Předtím byla klasifikace silikátů založena na chemických a fyzikálních podobnostech, které se často ukázaly být nejednoznačné. Ačkoli mnoho vlastností skupiny křemičitanu minerálu je určeno čtyřstěnnou vazbou, stejně důležitým faktorem je typ a umístění dalších atomů ve struktuře.

Silikátové minerály lze považovat za trojrozměrná pole atomů kyslíku, která obsahují mezery (tj. Krystalografická místa), kam mohou vstupovat různé kationty. Kromě čtyřbokých (čtyřnásobných koordinačních) míst jsou běžná šestinásobná, osminásobná a dvanáctinásobná místa. Existuje korelace mezi velikostí kationtu (kladně nabitého iontu) a typem místa, které může zabírat: čím větší je kation, tím větší je koordinace, protože velké kationty mají větší povrchovou plochu, se kterou mohou atomy kyslíku navázat kontakt. Tetrahedrální místa jsou obvykle obsazena křemíkem a hliníkem; Šestinásobné stránky hliníkem, železem, titanem, hořčíkem, lithiem, manganem a sodíkem; 8násobná místa sodíkem, vápníkem a draslíkem; a 12násobné stránky draslíkem. Prvky podobné iontové velikosti se často navzájem nahrazují. Například hliníkový iont je jen o něco větší než iont křemíku, což umožňuje náhradu křemíku na čtyřboká i šestinásobná místa.

Redaktoři Encyclopaedia Britannica