Silikaattimineraali

Rakenne

Kaikkien silikaattimineraalien perusrakenneyksikkö on piitetraedri, jossa yhtä piiatomia ympäröi ja sitoutuu (ts. Koordinoidusti) neljän happiatomin kanssa, kukin tavallisen tetraedrin kulmassa. Nämä SiO4-tetraedraaliset yksiköt voivat jakaa happiatomeja ja olla yhteydessä toisiinsa eri tavoin, mikä johtaa erilaisiin rakenteisiin. Näiden rakenteiden topologia muodostaa perustan silikaattiluokitukselle. Esimerkiksi nesosilikaatit ovat mineraaleja, joiden rakenne koostuu itsenäisistä silikaattitetraedreista. Sorosilikaatit ovat silikaattimineraaleja, jotka koostuvat kaksoistetraedraalisista ryhmistä, joissa yksi happiatomi on jaettu kahdella tetraedrilla. Syklosilikaatit sitä vastoin on järjestetty renkaiksi, jotka koostuvat kolmesta, neljästä tai kuudesta tetraedraalisesta yksiköstä. Inosilikaatit osoittavat yksiketjuisen rakenteen, jossa kullakin tetraedrilla on kaksi happiatomia. Fyllosilikaateilla on levyrakenne, jossa kullakin tetraedrilla on yksi happiatomi kolmen muun tetraedrin kanssa. Tektosilikaatit esittävät kolmiulotteista tetraedriverkostoa, jolloin kukin tetraedrinen yksikkö jakaa kaikki happiatominsa.

Tiedot Tetraedronien kytkentä tunnettiin 1900-luvun alkupuolella, kun röntgendiffraktio mahdollisti kiteiden rakenteen määrittämisen. Tätä ennen silikaattien luokitus perustui kemiallisiin ja fysikaalisiin yhtäläisyyksiin, jotka usein osoittautuivat epäselviksi. Vaikka monet silikaattimineraaliryhmän ominaisuudet määräytyvät tetraedrisen sidoksen avulla, yhtä tärkeä tekijä on muiden atomien tyyppi ja sijainti rakenteessa.

Silikaattimineraaleja voidaan ajatella kolmiulotteisina happiatomiryhminä, jotka sisältävät tyhjät tilat (ts. Kristallografiset kohdat), joihin eri kationit voivat päästä. Tetraedristen (4-kertaisten koordinaatio) kohtien lisäksi 6-kertaiset, 8-kertaiset ja 12-kertaiset kohdat ovat yleisiä. Kationin (positiivisesti varautuneen ionin) koon ja sen sijaintipaikan välillä on korrelaatio: mitä suurempi kationi, sitä suurempi koordinaatio, koska suurilla kationeilla on enemmän pinta-alaa, johon happiatomit voivat olla yhteydessä. Tetraedrialueilla on yleensä pii ja alumiini; 6-kertaiset kohdat alumiinin, raudan, titaanin, magnesiumin, litiumin, mangaanin ja natriumin avulla; Kahdeksankertaiset kohdat natriumilla, kalsiumilla ja kaliumilla; ja 12-kertaiset kohdat kaliumilla. Samankaltaiset ionikokoiset elementit korvaavat usein toisensa. Esimerkiksi alumiini-ioni on vain hiukan suurempi kuin pii-ioni, mikä sallii piin korvaamisen sekä tetraedraalisissa että kuusinkertaisissa kohdissa.

The Editors of Encyclopaedia Britannica