Szilikátásvány

Szerkezet

Az összes szilikátásvány alapvető szerkezeti egysége a szilícium-tetraéder, amelyben egy szilíciumatom körülveszi és meg van kötve (azaz koordináltan) négy) oxigénatommal, egy-egy szabályos tetraéder sarkán. Ezek a SiO4 tetraéderes egységek megoszthatják az oxigénatomokat, és különféle módon kapcsolódhatnak egymáshoz, ami különböző struktúrákat eredményez. Ezen struktúrák topológiája képezi a szilikát osztályozás alapját. Például a nemszilikátok olyan ásványok, amelyek szerkezete független szilikát-tetraéderekből áll. A szoroszilikátok kettős tetraéderes csoportokból álló szilikátásványok, amelyekben egy oxigénatom két tetraéderrel oszlik meg. A ciklosilikátok ezzel szemben három, négy vagy hat tetraéderes egységből álló gyűrűkbe vannak rendezve. Az inozilikátok egyláncú szerkezetet mutatnak, ahol minden tetraéder két oxigénatomot oszt meg. A filoszilikátok olyan lemezszerkezettel rendelkeznek, amelyben minden tetraéder egy oxigénatomot oszt meg a három másik tetraéder mindegyikével. A tektoszilikátok háromdimenziós tetraéderhálózatot mutatnak be, ahol minden tetraéder egység az összes oxigénatomot megosztja.

Részletek A tetraéderek kapcsolata a 20. század elején vált ismertté, amikor a röntgendiffrakció lehetővé tette a kristályszerkezet meghatározását. Ezt megelőzően a szilikátok osztályozása kémiai és fizikai hasonlóságokon alapult, amelyek gyakran kétértelműnek bizonyultak. Bár a szilikát-ásványi csoport sok tulajdonságát a tetraéderes összekapcsolás határozza meg, ugyanolyan fontos tényező a többi atom típusa és elhelyezkedése a struktúrában.

A szilikát-ásványok háromdimenziós oxigénatom-tömbnek tekinthetők, amelyek üres tereket (azaz kristálytani helyeket) tartalmaznak, ahová különféle kationok léphetnek be. A tetraéderes (4-szeres koordináció) helyek mellett gyakori a 6-szoros, a 8-szoros és a 12-szeres hely. A kation (egy pozitív töltésű ion) mérete és a hely típusa között korreláció áll fenn: minél nagyobb a kation, annál nagyobb a koordináció, mert a nagy kationok nagyobb felülettel rendelkeznek, amellyel az oxigénatomok kapcsolatba léphetnek. A tetraéderes helyeket általában szilícium és alumínium foglalja el; Hatszoros helyek alumínium, vas, titán, magnézium, lítium, mangán és nátrium segítségével; 8-szoros helyek nátrium, kalcium és kálium által; és 12-szeres helyek kálium által. A hasonló ionméretű elemek gyakran helyettesítik egymást. Az alumíniumion például csak valamivel nagyobb, mint a szilíciumion, lehetővé téve a szilícium helyettesítését mind a tetraéderes, mind a hatszoros helyeken.

Az Encyclopaedia Britannica szerkesztői