Силикаты

Силикаты — минералы, солеобразные природные химический соединения, содержащие SiOa. Для них характерно разнообразие отношения кремнезема к основанию и большое число соединений переменного состава вследствие изоморфных замещений как катионов оснований, так и Si. Первоначально в основу классификации Север было положено отношение числа атомов кислорода, связанных с кремнеземом, к числу атомов кислорода, связанных с основаниями: выделялись моносиликаты (1 : 1), бисиликаты и т. д. Позже Север рассматривались как соли гипотетических кислот: ортокрем- ниевой (H4Si04) и ее производных — поликремниевых — метакремниевой (H2Si03) и др. В настоящее время при помощи рентгеноструктурного анализа расшифрованы структуры многих Север Выяснено, что основой структуры Север является скелет из кремнекислородных гр. с очень сильными связями Si — О. Современная классификация Север основана на типах их кремнекислородных скелетов. Кремнекислородный радикал Север— это анион [Si04, представляющий собой тетраэдр с длиной ребра ~2,7 А, в вершинах которого находятся атомы кислорода, а в центре — атом кремния. Этот анион по своему строению подобен анионам серной, фосфорной и др. типичных кислот, но его особенностью является способность образовывать сложные постройки путем соединения 2 или более тетраэдров через общий атом кислорода. В простейшем случае гр. представляет собой радикал [Si207J , состоящий из 2 тетраэдров. При дальнейшем усложнении получаются замкнутые кольца из трех — [Si3Og ]®~, четырех — [Si 4012]а~ или шести — [SieO,8j12- тетраэдров. Большое значение имеют бесконечные постройки из тетраэдров типа цепочек [Si03]2_, лент [Si40!,]в—, слоев или листов [Si205]2-. Наконец, когда каждый атом кислорода одновременно принадлежит 2 соседним тетраэдрам, получается бесконечный в 3-х измерениях каркас. Формула Север с бесконечным в пределе радикалом рассчитывается по числу атомов, приходящихся на одно повторяющееся в постройке звено. В состав Север могут входить почти все элементы, кроме Pt, Pd, Os, Ir, Ag, Au, Hg, Se, Те, Br, I, N, W. Алюминий в Север играет двоякую роль. Он может быть катионом в шестерной, пятерной и четверной координациях, занимая положение в структуре Север, одинаковое с Са и Mg, или заменяя Si в тетраэдрах с образованием алюмосиликатов. Аналогичную алюминию роль в Север может играть бор, образуя боросиликаты, бериллий — бериллийсиликаты и др. Различные катионы оснований в Север могут занимать сходные структурные положения и изоморфно заменять друг друга с образованием соединений переменного состава, например, Mg2+ и Fe2+ в оливине.Известны групповые замещения катионов по типу Na1+ Si4+ — Са2+А13+, например, в ряде плагиоклазов, и по типу 3Mg2+ — 2А13+ в слюдах. В состав Север часто входит вода: кристаллизационная, присутствующая в виде молекул Н20, цеолитного типа, конституционная в форме (ОН)1- и катиона (Н30)1+. В решетку некоторых Север входят др. добавочные анионы: О2" (не связанный с кремнием), F‘+, Cl1-, [С03]2~ и др. Среди Север нередки явления полиморфизма, например, андалузит, силлиманит, кианит и др. Свойства Север зависят как от состава, так и от типа кремнекислородного радикала и др. структурных особенностей. Окраска разнообразная, обусловлена различными сочетаниями катионов Fe2+ и Fe3+, реже Сг3+, Ni и др. Бл. обычно стеклянный. Тв. варьирует от 1 до 8, большей частью 5—7. Уд. в. 2—4, редко выше. В тонком порошке и шлифах всегда прозрачны. Для большинства Север характерна кислото- устойчивость и высокая Гплавл. Систематика Север основана на типе кремнекислородных радикалов: I. Орто- и диортосиликаты с островной структурой (незосиликаты). Радикал — изолированные тетраэдры [ЭЮ4]4-. Представители: оливин, циркон, фенакит, гранаты и др., с добавочными анионами — силлиманит, норбергит, титанит и др. Сюда же относятся Север с изолированными гр. тетраэдров (сороси- ликаты) — [Si207]-6— тортвейтит, мелилит, эпидот и др. II. Мета- и диметасиликаты с радикалами кольцевого строения (циклосиликаты) — [Si3C>9]6-,[Si4012]*-,[Si60is]*2_, [Si6015l6~, [Si,2O30]12-, [SieO20]8-— диоптаз, берилл, турмалин, катаплеит, бенитоид, эльпидин, мила- рит и др. III. Метасиликаты с цепочечной и ленточной структурой (иносиликаты). Радикал—одномерная бесконечная цепочка или лента из кремнекислородных тетраэдров, сдвоенных, строенных и т. д. — [Si2O6]0O,[Si3O9]50,[Si5O,5]00i[Si7O21]0O ,[Si40,,1‘ов, [SisOjeloo ,[818030100 — пироксены, амфиболы, волластонит, пироксмангит, родонит, энгима1 тит, ксонотлит и др. IV. Диметасиликаты со слоистой структурой (филлосиликаты). Радикал — двумерный бесконечный слой, построенный из кремнекислородных тетраэдров [Si4OI0], [Si307], [AlSi3Oio] и др. Обязательно присутствие добавочных (ОН) или F. Кремнекислородный слой гексагонального (тальк, каолинит, слюды, хлориты, пирофиллит) и тетрагонального (эвдидимит, джиллеспит, сан- борнит, апофиллит и др.) типа. V. Север каркасной структуры (тектосиликаты). Радикал — трехмерный бесконечный каркас из кремне- и алюмокислородных тетраэдров — [AlSiOJ, [AlSi2Oe], [AlSi3Oa], [Al2Si3OI0], [Al2Si4012]. К ним относятся полевые шпаты, анальцим, цеолиты, кальсилит, лейцит и др. К этой же гр. относятся Север с добавочными анионами — содалит, канкринит и др. Север являются наиболее распространенными минералами земной коры. К ним принадлежит около 1/4 всех минералов. Образуются в магматический, метам, и метасоматических порода, в пегматитах. Менее характерно отложение из гидротерм, растворов. Многие Север имеют большую промышленную ценность: 1) руды различных металлов, в особенности Li и Be, а также Cs, Zr, Hf, TR и ^p. Существенное значение имеют силикатные руды Ni; 2) минералы с особо ценными свойствами — слюды, асбест, тальк и др.; драгоценные камни — изумруд, аквамарин, топаз и др.; 3) техническое сырье — полевые шпаты, глинистые минералы, кианит, силлиманит и др. А. И. Пертелъ.