Polysilicates
Den Orthosilicate Ion, SiO44-
Den orthosilicate ion er ikke til stede i et bredt utvalg av mineraler. Det er en meget sterk base som ikke vil vedvare i vandig løsning. I naturen er det funnet i kombinasjon med sure kationer i uløselige salter.
Oligomeric Polysilicates
Polymere silikat strukturer krever bygge bro (2-koordinat) oxygens. For å gi rom for en bro mellom oksygen, en oksid må fjernes fra «mottar» silicon.
disilicate ion er uvanlig i naturen., Det er funnet bare i sjeldne mineral thortveitite, Sc2Si2O7. Større strukturer som trisilicate og tetrasilicate er ekstremt pris.
Syklisk Oligomeric Polysilicates
i Stedet for forming lang åpen kjede strukturer, endene av kjedene vil linken for å eliminere nox-ioner.
metasilicate ion er en oligomer av ukjent SiO32 – ion. I disse strukturene hver silicon har to broer og to terminal oksygen atomer. Det er et -2 lade tetthet per silicon atom., Den vanligste syklisk polysilicates er syklisk trimers, (SiO3)36 – og syklisk hexamers (SiO3)612-.
syklisk trimer er funnet i mineral benitoite, BaTi(Si3O9.
Kjede Polysilicates
Lineær (1-D) polymerer av formel (SiO3)n2n – kan være dannet via en bro over oxygens. I disse strukturene det er en kostnad -2 per silicon atom., A group of minerals called the pyroxene minerals have this type of structure.
| |
|
| 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., Hvis dette knytter skjer på alternative SiO3 grupper i hver kjede, en double-chain-struktur (Si4O11)n6n – resultater. I slike strukturer det er en reduksjon i kostnader og antall oksygen-atomer per silicon atom.
Crocidolite, en asbest mineral av formel Na2Fe5(OH)22, er et eksempel. Dette mineralet er fibrøs i naturen og har brann-og varmebestandig egenskaper som stammer fra den lange kjeden struktur av anion.
Ark Polysilicates
Når side-til-side kobling av kjedene er fortsatt ubestemt tid, mer nitrogenoksider er eliminert, og en 2-D polymer resultater., Disse 2-D polymerer er kalt ark silikater og inneholder n4n – anion. Mineraler som inneholder denne strukturen er lett spaltet i tynne ark.,
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)., Dette structue inneholder ladet oksid silica n som ikke lenger er grunnleggende, men snarere en syrlig oksid. Mange vanlige mineraler inneholder denne strukturen: kvarts, flint, jasper, onyx, ametyst, citrine, agate og chalcedony.,
Påfølgende polymerisering fremgangsmåte:
- Resultere i en reduksjon på O/Si atom ratio
- 4:1 i orthosilicate
- 2:1 i silica
Sted følgende mineraler i rekkefølge av økende grad av polymerisering., For å gjøre dette, beregne O/Si forhold (lavere forholdet mer polymeriserte strukturen.
- pyrophyllite, Al2Si4O10(OH)2
- grunerite, Fe7Si8O22(OH)2
- spessartite, Mn3Al2Si3O12
- bustamite, CaMn(SiO3)2
Glass
Når sure silica er reagerte med grunnleggende oksider ved svært høye temperaturer (~1700 0C) og deretter avkjølt for raskt for polysilicate ioner for å tillate fomation av velordnet polysilicate ioner som finnes i mineraler for å danne. Resultatet er dannelse av en amorf solid eller glass., Briller er preget av å ha ingen definitiv frysepunktet.
Enkel glass er laget ved smelting av (fusing) sand med sodium bicarbonate og kalkstein (kilder av grunnleggende oksider Na2O og CaO). I løpet av denne prosessen, silisium og oksygen broer er ødelagt.
Spesialitet glassene er laget ved å endre sammensetningen av sure og grunnleggende nitrogenoksider i glasset.
- Pyrex ™ glass er uvanlig motstandsdyktig mot termisk sjokk. For å gjøre det 10-25% B2O3, sure oksid, som er innlemmet i strukturen.,
- Fargede briller innlemme d-blokk metall oksider som en del av den grunnleggende nox-komponent
- Inkorporering av strontium oksid gir et glass som absorberer røntgenstråler emittd av farge-TV
- Den fine optiske kvaliteter som er nødvendig i kamera objektiver kan fås ved inkorporering av La2O3
Les mer om briller her og i Corning Museum Glass Ressurs nettsted.
Jord Kjemi
Det faktum at stadig polymeriserte polysilicate ioner har synkende kostnader per silicon noe som resulterer i lavere basicity har viktig konsekvensene i jord kjemi.,
Den mer grunnleggende polysilicate anion av et mineral, jo lettere vil det reagere med svake syrer og gjennomgå forvitring.
Regnvann er litt sure på grunn av oppløst CO2-selv i tha fravær av svovel-og nitrogenoksider.
Over tid regnvann vil reagere med mindre polymerixed silikat anioner å erstatte nox-ioner med å bygge bro mellom oksygen som gir et mer høyt polymeriserte silikat. Den oksider er fjernet som vannmolekyler.,
Den mellomliggende fasen av forvitring har store mengder lag silikater slik som leire, samt noen kvarts. Disse jordsmonn har en tendens til å bli funnet i tempererte regioner under et dekke av gress eller trær. Slik jord er mindre fruktbar enn nylig vannes deser jord på grunn av tap av nonacidic anlegg næringsstoff K+., Lag silikater til stede i middels jord kan fortsatt holde kationer på deres negativt ladet flater som kan bli gitt ut som planten trenger dem. Disse jorda er funnet i fortsatt ganske fruktbar mais og hvete belter.
Isomorphous Substitusjon
Polysilicate ioner har negative kostnader som må balanseres med passende kationer. Terminalen oxygens har negativt ladet overflater som omtrentlige nær-pakket overflater av negativ ladning., Den kationer som er nødvendig for å nøytralisere polysilicate er negativ ladning er plassert i lag mellom kjedene eller lag eller i tetrahedral eller oktaedrisk hull til stede i 3-D gitter.
typer av kationer funnet i en bestemt form for polysilicate vil avhenge»
- størrelsen av kationer
- ansvarlig for kationer
Siden ganske mange setter av ioner eksistere som har samme kostnad og svært lik radier, det er liten grunn for en av disse matchet typer ioner til å være å foretrekke fremfor en annen når et mineral som er dannet på avkjøling av flytende magma.,
For eksempel olivin, som har en ideell sammensetning av Mg2SiO4, kan inneholde varierende prosenter av isomorphous subtitution av Fe2+ (radius 92 pm) i stedet for et likt antall av Mg2+ – ioner (radius 86 pm).
Første Prinsippet om Isomorphous Subsititution
Andre Prinsippet av Isomorphous Substitusjon
Isomorphic substitusjon øker antall mulige erstatninger i silikater.
ExamplesThe kationer i de fleste silikat mineraler er mye erstattet som gjør ikke-økonomiske malm for de fleste elementer., Det er diagonal relasjoner av elementer (spesielt i andre periode) til elementene én gruppe til høyre og én periode ned på bordet.
Hvilke av følgende mineraler kan oppstå ved isomorphous substitusjon prosesser i leucite, K(AlSi2O6)?,
- K(YSi2O6)
- Rb(AlSi2O6)
- Ba(BeSi2O6)
- Ba(AlSi2O6)
HINT: Det er to fundamentale prinsipper i ioniske forbindelser, som må være observert i isomorphous substitusjon:
- Den totale kostnad for alle kationer må være lik den totale kostnad for alle anioner.
- for det byttet skal være isomorphous, totalt antall av kationer kommer i skal være tilnærmet lik den totale kostnad for alle kationer som erstattes.