Silikatmineral

Struktur

Die grundlegende Struktureinheit aller Silikatmineralien ist das Siliziumtetraeder, in dem ein Siliziumatom von (dh koordiniert) umgeben und an dieses gebunden ist mit) vier Sauerstoffatomen, jeweils an der Ecke eines regulären Tetraeders. Diese tetraedrischen SiO4-Einheiten können Sauerstoffatome teilen und auf verschiedene Weise verknüpft werden, was zu unterschiedlichen Strukturen führt. Die Topologie dieser Strukturen bildet die Grundlage für die Silikatklassifizierung. Zum Beispiel sind Nesosilikate Mineralien, deren Struktur aus unabhängigen Silikat-Tetraedern besteht. Sorosilikate sind Silikatmineralien, die aus doppelten tetraedrischen Gruppen bestehen, in denen ein Sauerstoffatom von zwei Tetraedern geteilt wird. Im Gegensatz dazu sind Cyclosilikate in Ringen angeordnet, die aus drei, vier oder sechs tetraedrischen Einheiten bestehen. Inosilikate zeigen eine Einzelkettenstruktur, bei der jedes Tetraeder zwei Sauerstoffatome teilt. Schichtsilikate haben eine Schichtstruktur, in der jedes Tetraeder ein Sauerstoffatom mit jedem der drei anderen Tetraeder teilt. Tektosilikate zeigen ein dreidimensionales Netzwerk von Tetraedern, wobei jede tetraedrische Einheit alle ihre Sauerstoffatome teilt.

Details Die Verknüpfung von Tetraedern wurde zu Beginn des 20. Jahrhunderts bekannt, als die Röntgenbeugung die Bestimmung der Kristallstruktur ermöglichte. Zuvor basierte die Klassifizierung von Silikaten auf chemischen und physikalischen Ähnlichkeiten, die sich häufig als nicht eindeutig erwiesen. Obwohl viele Eigenschaften einer Silikatmineralgruppe durch tetraedrische Verknüpfung bestimmt werden, ist die Art und Position anderer Atome in der Struktur ein ebenso wichtiger Faktor.

Silikatmineralien können als dreidimensionale Anordnungen von Sauerstoffatomen betrachtet werden, die Hohlräume (d. H. Kristallographische Stellen) enthalten, in die verschiedene Kationen eintreten können. Neben den tetraedrischen Stellen (4-fache Koordination) sind 6-fache, 8-fache und 12-fache Stellen üblich. Es besteht eine Korrelation zwischen der Größe eines Kations (eines positiv geladenen Ions) und der Art der Stelle, die es einnehmen kann: Je größer das Kation, desto größer die Koordination, da große Kationen eine größere Oberfläche haben, mit der die Sauerstoffatome Kontakt aufnehmen können. Tetraedrische Stellen werden im Allgemeinen von Silizium und Aluminium besetzt; 6-fache Stellen durch Aluminium, Eisen, Titan, Magnesium, Lithium, Mangan und Natrium; 8-fache Stellen durch Natrium, Calcium und Kalium; und 12-fache Stellen durch Kalium. Elemente ähnlicher Ionengröße ersetzen sich häufig gegenseitig. Ein Aluminiumion ist beispielsweise nur geringfügig größer als ein Siliziumion, was die Substitution von Silizium sowohl an tetraedrischen als auch an 6-fachen Stellen ermöglicht.

The Editors of Encyclopaedia Britannica