Силикати - Знаете как
Минерали силикати
Силикатите включват соли на различни силициеви киселини. Това е най-разпространеният клас минерали. Силикатите представляват 1/3 от всички известни минерали. Според изчисленията на В. И. Вернадски, земната кора на дълбочина около 16 км от земната повърхност е 85% силикати, като всъщност е силициево-кислородна обвивка. Този факт се дължи до голяма степен на факта, че силикатите съдържат силиций, който представлява 27,59% от общата маса на земната кора. При естествени условия силицийът образува три стабилни изотопа Si 28, Si 29 и Si 30 със следното съотношение: Si 28 —92,27%, Si 29 —4,68%, Si 30 —3,05%. За разбиране на процесите на образуване на минерали е важно съотношението Si 28: Si 30, изследването на което показва, че Si 80 е концентриран в образувания, които възникват при ниски температури.
Силикатите са важни не само поради широкото им разпространение, но и защото много от тях са минерали. Силикатите са преобладаващата съставка на почти всички магматични и метаморфни скали. Те също играят значителна роля в седиментните скали. Докато съставът на повечето от дискутираните по-горе минерали е представен от доста прости стехиометрични формули, тогава съставът на силикатите като правило е трудно да се впише в обикновените формули. Това се обяснява с факта, че силикатите, въпреки разнообразието и разликата в техните свойства, се състоят от няколко елемента.Освен това анализът и синтезът на силикатите е доста труден, тъй като съставът на тези минерали претърпява промени.
Следователно за силикатите много теоретични конструкции са до голяма степен хипотетични. S. Tugutt, S. Вайберг, И. Морозевич и др. По-рано силикатни формули бяха написани под формата на оксиди. По отношение на съотношението на броя на кислородните атоми, свързани към силиция, към броя на кислородните атоми в основите в съответните соли, бяха разграничени следните групи силикати:
1. Моносиликати, например SiO2 • 2MgO - оливин (посоченото съотношение е 1).
2. Дисиликати, например SiO2 • MgO - енстатит (съотношението е 2).
3. Трисиликати, по-специално 6SiО2 • NaO • Al2О3 - албит (съотношението е 3).
4. Абонаменти (съотношение по-малко от 1).
Много силикати съдържат алуминий и неговите аналози (Fe, Cr и др.). Във връзка с ролята, възложена от различни изследователи на алуминия и неговите аналози в минералогията на силикатите, са идентифицирани две посоки: алуминиево-алкална основа и алуминокиселина. Според посоката алуминий-основа, основният представител на която е P. Groth, алуминият и неговите аналози се считат за базови елементи, способни да заместват водорода на различни силициеви киселини.
Химичната структура на сложния анхидрид, лежащ в основата на много алумосиликати и назована от В.И. Ядро на каолинит Вернадски.
Пръстеновата структура на ядрото на каолинита показва неговата стабилност в естествени и лабораторни условия. От структурата на ядрото може да се види, че връзката между атомите Si и Al не се осъществява директно, а чрез кислородните атоми. Тетраедричната структура на сложния анхидрид, установена чрез рентгенова дифракция, подтикна В. И. Вернадски да даде на Al четвъртата валентност, която съответства на съвременната четворна координация на Al. Двата кислородни атома във формулата на каолинита са двойно свързани със силиций. От органичната химия е известно, че съединенията с такива двойни връзки са способни да произвеждат добавящи продукти с относителна лекота. Например за каолинит:
Тъй като получената алумосилициева киселина има същите двойни връзки като каолинита, процесът на добавяне може да се повтори. Теоретично е възможно да се предположи съществуването на редица алумосилициеви киселини, някои от които съществуват в природата или в свободно състояние, или под формата на соли.
Прикрепването в местата на двойни връзки причинява появата на така наречените странични вериги на ядрото на каолинита. В този случай могат да се добавят не само нови количества SiO2, но и други компоненти (CaO, CaSiO3, Na2SO4). Пример за това може да бъде prehnite - CaAl2Si2O8 • CaSiO3 • H2O.
Голямата заслуга на В. И. Вернадски е утвърждаването на същата роля за алуминия в естествени условия, както за силиция. Д. И. Менделеев обърна внимание на близостта на свойствата на тези елементи. Съвременната интерпретация на теорията на алуминокиселината дава възможност да се обясни изоморфизмът на такива минерали като албит и анортит. От времето на Г. Чермак е известно, че натриево-варовите фелдшпатове или плагиоклазите са изоморфен ред с крайните членове на албита - Na [AlSi3O8] и анортита - Ca [Al2Si2O8], които могат да се смесват помежду си в всички пропорции. От горните формули може да се види, че петавалентната NaSi група в първата формула се заменя с петивалентната CaAl група в другата. По този начин Ca анортитът играе същата роля като натриевия албит, а Al анортитът играе ролята на Si albite.