Bir silikat a, tuz birleştiren silikon dioksit SiO 2diğer metal oksitlere . Mineral bir silikat bileşim ayrıca yetkili silikatlar son derece önemli mineraller ailesidir olan sahiptir. Gelen mineraloji , polimorfları silis edilir sınıflandırılan silikatlar arasında.
Silikatlar 97 oluşturan ağırlıkça% arasında yer kabuğunun ağırlıkça ve 90 üzerinde% litosferinin . Birçok aile var:
Silikatlar olan iskelet esas oluşturduğu minerallerdir tetrahedra bir silikon ve oksijen (SiO 4 ilavesi ile) , alüminyum , magnezyum , demir , kalsiyum , potasyum , sodyum ve diğer elementlerin. Bazı nadir durumlarda, silikon tetrahedral ( koordinasyon 4) değil oktahedral (koordinasyon 6), stishovite SiO 2 veya thaumasite Ca 3 Si (OH) 6 (CO 3 ) (SO 4 ) • 12 H 2 O.
En basit durumda, bu neosilicates (ortosilikatlar) dörtyüzlüdür formunda yapısında mevcut olan anyonlar (SiO 4 ) 4-.
SiO 4 dörtyüzlü Diğer eşit derecede küçük yapılar oluşturmak için köşelerden bir dizi oksijen atomunu bir araya getirebilir.
Böylece , anyon (Si 2 O 7 ) 6- varlığı ile karakterize edilen disilikatlar ( sorosilikatlar ) ayırt edilir.ve üç, dört veya altı SiO 3 grubunun bağlantısından kaynaklanan siklik anyonları içeren siklosilikatlar.
Anyonlar , bütünün elektriksel nötrlüğünü sağlayan katyonlarla ilişkilidir .
SiO 4 dörtyüzlüçok büyük yapılar ( polimer yapılar ) oluşturmak için birleşebilir . Bu yapılar, tek boyutlu olabilen veya iki veya üç boyutlu ağlar oluşturabilen uzun kovalent zincirler -Si-O-Si-O-Si-O- ile karakterize edilir .
Polimer yapıları aşağıdaki gibi makro- anyon belirsiz uzama şeklinde, piroksenlerde olduğu gibi doğrusal , amfibollerde çift zincirlerde (bantlarda) , filosilikatlarda tabakalanmış , feldispatlar gibi alüminosilikatlarda üç boyutlu veya bir üç boyutlu makro moleküler yapı içinde , silika durum olabilir, kristal halinde ya da amorf .
Makroanyonların ve kristalize silikanın moleküler modellerinin karşısında (ve aşağısı) (Si atomları gri ve O kırmızı renkte). Yapıların formülleri, polimerlere özel notasyona göre yazılır:
Makroanyonlar, anyonlar gibi , bütünün elektriksel nötrlüğünü sağlayan katyonlarla ilişkilendirilir . Kristalize silis makromolekülünde tekrar motifi , uzayda her üç yönde de tekrar eden bir tetrahedrondur. Dört oksijen atomu , bir SiO köşelerinde O 4 tetrahedron diğer SiO ile bir araya getirilmiş, 4 tetrahedra . Bir O atomu iki tetrahedra arasında paylaşılır, bu yüzden bir tetrahedronda 1/2 O olarak sayılır. Tekrarlama paterni sonra SiO yazılır 4/2 veya SiO 2 ( ) . Silika formülü bu nedenle yazılmıştır [SiO 2 ] n( ) .
makromolekül
[SiO 2 ] n
(kristalize silika, üç boyutlu - burada: kuvars β)
SiO 4 tetrahedron
Kristalize silikanın yapısı (β kuvars)
N endeksi genellikle [SiO 2 ] nve formül basitçe SiO 2 olarak yazılmıştır .
Not
Yapıların formülleri, birimin değil, makroanyonun yüküyle de gösterilebilir, örneğin [SiO 3 ] n 2 n -[SiO 3 2- ] n yerine( ) .
Makroanyonlar, inorganik polimerler oluşturmak için mineral katyonlarla birleşir .
İyonik varlıkların oranları , maddenin elektriksel nötrlüğünü yansıtır.
Örnekler
Doğrusal makroanyonlar [SiO 3 2- ] nPiroksenleri oluşturmak için Li + , Mg 2+ , Ca 2+ , Al 3+ gibi katyonlarla birleştirin :
Mg + 2 iyonları da meydana enstatit formül [MgSiO 3 ] , n Ca ile 2 + ve Mg + 2 iyonu da meydana diopsit formül [CaMg (SiO 3 ) 2 ] n, Li ile + Al + 3 iyonlarının da meydana spodumen , formül [LiAI (SiO 3 ) 2 ] n,Bu formüller genellikle n : MgSiO 3 endeksinin çıkarılmasıyla basitleştirilir., CaMg (SiO 3 ) 2, LiAl (SiO 3 ) 2.
Not
Dörtyüzlülerin doğrusal bir makroanyondaki düzeni dönüşümlü olarak orta hattın bir tarafında ve diğer tarafında yer alır:
Bu düzenlemeyi hesaba katarsak , tekrar örüntüsü şimdi iki ardışık tetrahedrayı ilişkilendirir. Formülü [Si 2 O 6 ] 4-( ) .
Önceki polimerlerin formülleri şu şekildedir:
[Mg 2 Si 2 O 6 ] Niçin Enstatit . [CaMgSi 2 O 6 ] niçin diyopsitten . [LiAlSi 2 O 6 ] niçin spodumen .N indisi çıkarıldığında, formüller şöyle yazılır: Mg 2 Si 2 O 6, CaMgSi 2 O 6, LiAlSi 2 O 6. |}
Silikatlar olarak kabul edilebilir tuzlar arasında silisik asitler . Bu tuzlar, bir veya daha fazla birleştirme katyonların metal için oksianyon arasında silikon . Si / O oranına bağlı olarak, özellikle aşağıdakiler ayırt edilir:
Kimyasal sınıflandırma, yapısal sınıflandırma ile kısmen örtüşmektedir. Özellikle ortosilikatlar genellikle neosilikatlardır ve metasilikatlar inosilikatlardır .
Jeologlar uzun silikatlar kabul var küre olarak tuzlar arasında silisik asit gelen çözünme ve silikon dioksit . Şimdi onları oksijen ve silikonun (hatta alüminosilikatlar durumunda alüminyumun) birleşmesinden kaynaklanan ve tetrahedra (Si, Al) O 4 oluşturan kimyasal yapılar olarak görüyorlar.ya bir ya da daha fazla oksijen atomu ya da katyonlarla birbirine bağlanır (bunlar, Mg, Fe, Al gibi, yarı düzenli oktahedra merkezlerinde bulunur).
Silikatlar birkaç kritere göre sınıflandırılabilir, ancak mineralojide en yaygın kullanılan iki sınıflandırma, tetrahedra dizisine dayanır:
Bu iki kriter tarafından tanımlanan alt kategoriler aynıdır ve çoğu durumda nihai sonuç da aynıdır. Bununla birlikte, yapısı silikon ve alüminyum dışındaki katyonlar üzerinde merkezlenmiş tetrahedra içeren alüminosilikatlar söz konusu olduğunda, iki sınıflandırma birbirinden ayrılır.
Ana alüminosilikat grupları şunlardır:
Machatski-Bragg topokimyasal sınıflandırması ile Zoltai topolojik sınıflandırması arasındaki temel farklar aşağıdaki tabloda verilmiştir.
Mineral | Formül | Topokimyasal sınıflandırma (Machatski-Bragg) |
Topolojik sınıflandırma (Zoltai) |
Hetero-tetrahedron (lar) |
---|---|---|---|---|
Petalit | [4] Li [4] Al [4] SiO 4 | filo | Tecto | Al, Li |
α- ökriptit | [4] Li [4] Al [4] SiO 4 | Neso | Tecto | Al, Li |
Fenasit | [4] Be 2 [4] SiO 4 | Neso | Tecto | Ol |
Willemit | [4] Zn 2 [4] SiO 4 | Neso | Tecto | Zn |
Beril | [6] Al 2 [4] Be 3 [4] Si 6 O 18 | siklo | Tecto | Ol |
Kordiyerit | [6] Mg 2 [4] Al 3 [4] (AlSi 5 ) O 18 | siklo | Tecto | Al |
Hemimorfit | [4] Zn 4 [4] Si 2 O 7 (OH) 2 • H 2 O | Soro | Tecto | Zn |
Melilit | [8] Caña [4] Al [4] Si 2 O 7 | Soro | filo | Al |
Silimanit | [6] Al [4] Al [4] SiO 5 | Neso | Soro | Al |
Silikat süblimleşme sıcaklığının altında ( yaklaşık 1.500 K) “soğuk” yıldız altı maddeyle çevrili bazı yıldızlarda silikatlardan oluşan toz tanecikleri bulunur. Bunların varlığı, sırasıyla 10 ve 20 um'de N ve Q kızılötesi spektral bantlarda silikatların karakteristik geniş spektral çizgileriyle ortaya çıkar .
Bu çizgilerin silikat tipine, toz tanelerinin geometrisine ve diğer bileşiklerin ek varlığına (örneğin 300 K'den az buz) bağlı olan spektral profili , fiziksel koşullar hakkında bilgi verir. - çalışılan kimyasalların kimyasalları ortamlar.
Silikatların varlığı sıklıkla genç yıldızlar ve evrimleşmiş yıldızlar çevresinde , özellikle de yığılma disklerinde ve yıldız çevresi zarflarda kanıtlanır . Özel olarak, silikatlar, ana bileşenleri olan karasal gezegen ve güneş Sistemi : Venüs , Dünya , Mars daha az bir oranda, ve, Mercury .
İklim kayaların ayrışması üzerinde etkili olduğunu biliyoruz ve de vardır geri besleme döngüleri CO döngüsünü değiştirmek için bileşiklerin hava neden 2 okyanusta ve karbon ve dolayısıyla iklim evrimi.
Silikat bakımından zengin kayaların sızması, tarım, ormancılık ve arazi kullanım planlaması, yangın / tükenmişlik ve daha genel olarak peyzajların ekolojik dönüşümü gibi insan uygulamaları nedeniyle önemli ölçüde artmıştır .
Benzer şekilde, asit yağmuru ve tatlı suyun yerel olarak asitleşmesi fenomeni , kayaların ve toprakların çözünmesini şiddetlendirir. Kırıcı topraklar akışyukarısına Bu fenomenler katkı, ama aynı zamanda oluşumuna alt katkı karbonat kayalar okyanuslarda ve bu nedenle CO transferine 2 atmosferden litosferleri ( " C-lavabo , bu durumda"). Kayaların değişmesi, iklim değişikliği bağlamında karbon döngüsüne katkıda bulunur, enlem, kıtalar ve okyanus drenaj havzasına göre 6 ana kaya türü için litolojik bir gezegen haritasının (dünya litolojik haritası) ve 49 büyük karasal Nehir havzaları. Bu eşleme çalışmaları CO geçerli modelleri ile birleştirilerek 2 döngüsünün miktarını değerlendirmek için atmosferik CO 2 tüketilen onların ayrışma sürecinde kayaların ve okyanusa nehirler getirdiği alkalikliğini değerlendirmek için. Geçmişte kayaların ayrışmasının , paleoiklimlerin buzul ve buzullararası evrelerine göre önemli ölçüde değiştiği gösterilmiştir . Silikat kayalar arasında, şeyl ve bazalt CO miktarı üzerinde önemli bir etkiye oynadığı izlenimi 2 kaya ayrışma işlemiyle pompalanan.