Polysilicates
L’Ion Orthosilicate, SiO44 –
l’ion orthosilicate n’est pas présent dans une grande variété de minéraux. C’est une base très forte qui ne persistera pas en solution aqueuse. Dans la nature, il se trouve en combinaison avec des cations acides dans des sels insolubles.
Polysilicates oligomères
les structures de silicate polymériques nécessitent des oxygènes de pontage (coordonnées 2). Afin de faire de la place pour un oxygène de pontage, un oxyde doit être retiré du silicium « récepteur ».
Le disilicate de ion est rare dans la nature., On ne le trouve que dans le minéral rare thortveitite, Sc2Si2O7. Les structures plus grandes telles que le trisilicate et le tétrasilicate sont extrêmement rapides.
Polysilicates oligomères cycliques
au lieu de former de longues structures à chaînes ouvertes, les extrémités des chaînes lieront en éliminant les ions oxydes.
l’ion métasilicate est un oligomère de L’ion sio32 inconnu. Dans ces structures, chaque silicium possède deux atomes d’oxygène de pontage et deux atomes d’oxygène terminaux. Il y a une densité de charge de -2 par atome de silicium., Les polysilicates cycliques les plus courants sont les trimères cycliques (SiO3)36 – et les hexamères cycliques (SiO3)612-.
Le trimère cyclique est trouvé dans le minéral benitoite, BaTi(Si3O9.
Polysilicates de chaîne
polymères linéaires (1-D) de formule (SiO3)n2n – peut être formé par des oxygènes de pontage. Dans ces structures, il y a une charge de -2 par atome de silicium., A group of minerals called the pyroxene minerals have this type of structure.
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| enstatite | MgSiO3 |
| diopsite | CaMgSi2O6 |
| spodimene | LiAlSi2O6 |
| pollucite | CsAlSi2O6 |
Linear chains may be linked side-by-side if an oxide ion is replaced with another bridging oxygen atom., Si cette liaison se produit à d’autres groupes SiO3 dans chaque chaîne, une structure à double chaîne (Si4O11)n6n-résultats. Dans de telles structures, il existe une réduction de la charge et du nombre d’atomes d’oxygène par atome de silicium.
la Crocidolite, un minéral d’amiante de formule Na2Fe5 (OH)22, en est un exemple. Ce minéral est de nature fibreuse et possède des propriétés résistantes au feu et à la chaleur qui découlent de la structure à longue chaîne de l’anion.
Polysilicates en feuilles
lorsque la liaison côte à côte des chaînes est poursuivie indéfiniment, plus d’oxydes sont éliminés et un polymère 2-D en résulte., Ces polymères 2-D sont appelés silicates en feuilles et contiennent l’anion n4n. Les minéraux contenant cette structure sont facilement clivés en feuilles minces.,
china clay and vermiculite
3-D Polymeric Silicates
Sheets are linked into a 3-D polymer when all the oxide ions are eliminated (all oxygens in the structure are bridging)., Cette structure contient de la silice d’oxyde non chargée N qui n’est plus basique mais plutôt un oxyde acide. De nombreux minéraux communs contiennent cette structure: quartz, silex, jaspe, onyx, améthyste, citrine, agate et calcédoine.,
Successives de polymérisation suit:
- Résultat successives de la réduction de l’O/Si l’atome rapport
- 4:1 dans orthosilicate
- 2:1 dans la silice
Lieu les minéraux suivants dans l’ordre croissant de degré de polymérisation., Pour ce faire, calculez le rapport O/Si (plus le rapport est faible, plus la structure est polymérisée.
- pyrophyllite, Al2Si4O10(OH)2
- grunérite, Fe7Si8O22(OH)2
- spessartite, Mn3Al2Si3O12
- bustamite, CaMn(SiO3)2
verre
lorsque la silice acide réagit avec les oxydes basiques à des températures très élevées (~1700 0C), puis refroidit trop rapidement pour que les ions polysilicates permettent la formation des ions polysilicates ordonnés présents dans les minéraux. Le résultat est la formation d’un solide amorphe ou en verre., Les verres sont caractérisés par l’absence de point de congélation défini.
Le verre Simple est fabriqué par fusion de sable avec du bicarbonate de sodium et du calcaire (sources des oxydes basiques Na2O et CaO). Au cours de ce processus, les ponts silicium-oxygène sont rompus.
les verres spéciaux sont fabriqués en modifiant la composition des oxydes acides et basiques dans le verre.
- Le Verre Pyrex ™ est exceptionnellement résistant aux chocs thermiques. Pour en faire 10-25% B2O3, un oxyde acide, est incorporé dans la structure.,
- Les verres colorés incorporent des oxydes métalliques d-block dans le composant d’oxyde de base
- L’Incorporation d’oxyde de strontium donne un verre qui absorbe les rayons x émis par les téléviseurs couleur
- Les qualités optiques fines nécessaires aux objectifs d’appareil photo peuvent être obtenues par incorporation de La2O3
En savoir plus sur les verres ici et sur le site Glass Resource du Corning Museum.
chimie du sol
le fait que les ions polysilicates de plus en plus polymérisés ont des charges décroissantes par silicium, ce qui entraîne une basicité réduite, a des conséquences importantes dans la chimie du sol.,
plus l’anion polysilicate d’un minéral est basique, plus il réagira facilement avec les acides faibles et subira une altération.
L’eau de pluie est quelque peu acide en raison du CO2 dissous, même en l’absence d’oxydes de soufre et d’azote.
au fil du temps, l’eau de pluie réagira avec les anions de silicate moins polymérisés pour remplacer les ions oxydes par de l’oxygène de pontage donnant un silicate plus fortement polymérisé. Les oxydes sont éliminés sous forme de molécules d’eau.,
l’étape intermédiaire de l’altération présente de grandes quantités de silicates de couche tels que l’argile ainsi que du quartz. Ces sols ont tendance à se trouver dans les régions tempérées sous une couverture d’herbe ou d’arbres. Ces sols sont moins fertiles que les sols désertiques nouvellement irrigués en raison de la perte du nutriment végétal non acide K+., Les silicates de couche présents dans les sols intermédiaires peuvent encore retenir des cations sur leurs surfaces chargées négativement qui peuvent être libérés lorsque les plantes en ont besoin. Ces sols se trouvent dans les ceintures de maïs et de blé encore assez fertiles.
Substitution isomorphe
les ions polysilicates ont des charges négatives qui doivent être contrebalancées par des cations appropriés. Les oxygènes terminaux possèdent des surfaces chargées négativement qui se rapprochent des surfaces emballées à proximité de charge négative., Les cations nécessaires pour neutraliser la charge négative du polysilicate sont situés dans les couches entre les chaînes ou les couches ou dans les trous tétraédriques ou octaédriques présents dans le réseau 3-D.
Les types de cations trouvés dans une forme particulière de polysilicate dépendront de »
- La taille des cations
- la charge des cations
étant donné qu’il existe de nombreux ensembles d’ions qui ont la même charge et des rayons très similaires, il y a peu de raisons pour que l’un de ces types d’ions appariés soit préféré à un autre lorsqu’un minéral se forme lors du refroidissement du magma fondu.,
par exemple, l’olivine, qui a une composition idéale en Mg2SiO4, peut contenir des pourcentages variables de subtitution isomorphe de Fe2+ (rayon 92 pm) à la place d’un nombre égal d’ions Mg2+ (rayon 86 pm).
premier principe de Subsititution isomorphe
deuxième principe de Substitution isomorphe
la substitution isomorphe augmente le nombre de substitutions possibles dans les silicates.
Exemplesles cations de la plupart des minéraux silicatés sont largement substitués, ce qui rend les minerais non économiques pour la plupart des éléments., Il existe des relations diagonales d’éléments (en particulier dans la deuxième période) avec les éléments d’un groupe à droite et d’une période vers le bas sur la table.
Lequel des minéraux suivants pourraient survenir par isomorphe processus de substitution en leucite, K(AlSi2O6)?,
- K(YSi2O6)
- Rb(AlSi2O6)
- Ba(BeSi2O6)
- Ba(AlSi2O6)
indice: il y a deux principes fondamentaux des composés ioniques qui doivent être observés en substitution isomorphe:
- la charge totale de tous les cations doit être égale à la charge totale de tous les anions.
- Pour que la substitution soit isomorphe, le nombre total de cations entrant doit être approximativement égal à la charge totale de tous les cations remplacés.