Polikrzemiany
Jon Ortokrzemianowy, SiO44 –
jon ortokrzemianowy nie występuje w szerokiej gamie minerałów. Jest to bardzo mocna podstawa, która nie utrzymuje się w roztworze wodnym. W naturze występuje w połączeniu z kationami kwaśnymi w nierozpuszczalnych solach.
polikrzemiany oligomeryczne
Polikrzemiany polikrzemianowe wymagają mostkowania (2-współrzędnych) tlenków. Aby zrobić miejsce na tlen mostkowy, należy usunąć tlenek z” odbierającego ” krzemu.
jon dwuokrzemianowy jest rzadkością w przyrodzie., Występuje tylko w rzadkim minerale thortveitite, Sc2Si2O7. Większe struktury, takie jak trójkrzemian i tetrakrzemian są niezwykle szybkie.
Cykliczne Polikrzemiany oligomeryczne
zamiast tworzyć długie, otwarte struktury łańcuchowe, końce łańcuchów będą łączyć jony tlenkowe.
jon metasilikatowy jest oligomerem nieznanego jonu SiO32. W tych strukturach każdy krzem posiada dwa mostkowe i dwa końcowe atomy tlenu. Na atom krzemu przypada gęstość ładunku -2., Najczęstszymi cyklicznymi polikrzemianami są cykliczne trimery (SiO3)36-i cykliczne heksamery (SiO3)612 -.
trymer cykliczny znajduje się w minerale benitoit, BaTi(Si3O9.
Polikrzemiany łańcuchowe
liniowe (1-D) polimery wzoru (SiO3)N2N – can być formowane przez tlenki mostkowe. W tych strukturach jest ładunek -2 na atom krzemu., 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., Jeśli to połączenie zachodzi w alternatywnych grupach SiO3 w każdym łańcuchu, powstaje struktura dwuczłonowa (Si4O11)n6n. W takich strukturach następuje zmniejszenie ładunku i liczby atomów tlenu na atom krzemu.
przykładem jest Krokidolit, minerał azbestowy o wzorze na2fe5(OH)22. Minerał ten ma charakter włóknisty i ma właściwości ognioodporne i żaroodporne, które wynikają z długiej struktury łańcuchowej anionu.
Polikrzemiany arkusza
gdy łączenie łańcuchów jest kontynuowane w nieskończoność, więcej tlenków jest eliminowanych i powstaje polimer 2-D., Te polimery 2-D nazywane są krzemianami arkuszowymi i zawierają anion n4n. Minerały zawierające tę strukturę są łatwo rozszczepiane w cienkie arkusze.,
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)., Ta struktura zawiera nie naładowaną krzemionkę tlenkową n, która nie jest już zasadowa, ale raczej kwaśnym tlenkiem. Wiele popularnych minerałów zawiera tę strukturę: kwarc, krzemień, jaspis, Onyks, ametyst, cytryn, agat i Chalcedon.,
kolejne etapy polimeryzacji:
- powodują sukcesywną redukcję stosunku atomu o/Si
- 4:1 w ortokrzemianie
- 2:1 w krzemionce
umieść następujące minerały w kolejności rosnącego stopnia polimeryzacji., Aby to zrobić, Oblicz stosunek O / Si (im niższy stosunek, tym bardziej spolimeryzowana struktura.
- pirofillit, Al2Si4O10(OH)2
- gruneryt, Fe7Si8O22(OH)2
- spessartite, Mn3Al2Si3O12
- bustamit, CaMn(SiO3)2
szkło
gdy kwaśna krzemionka reaguje z zasadowymi tlenkami w bardzo wysokich temperaturach (~1700 0C), a następnie ochładza się zbyt szybko, aby jony Polikrzemianowe umożliwiły formowanie uporządkowanych jonów polikrzemianowych występujących w minerałach. Rezultatem jest powstanie amorficznego ciała stałego lub szkła., Okulary charakteryzują się brakiem określonej temperatury zamarzania.
szkło proste powstaje przez stopienie (stapianie) piasku z wodorowęglanem sodu i wapieniem (źródła podstawowych tlenków Na2O i CaO). Podczas tego procesu Mostki krzemowo-tlenowe są łamane.
szkła specjalistyczne powstają poprzez zmianę składu kwaśnych i zasadowych tlenków w szkle.
- Szkło Pyrex ™ jest niezwykle odporne na szok termiczny. Aby uczynić go 10-25% B2O3, kwaśny tlenek, jest włączony do struktury.,
- kolorowe okulary zawierają tlenki metali typu d-block jako część podstawowego składnika tlenku
- włączenie tlenku strontu daje szkło, które pochłania promieniowanie rentgenowskie emitowane przez kolorowe telewizory
- doskonałe właściwości optyczne potrzebne w obiektywach aparatów można uzyskać poprzez włączenie La2O3
dowiedz się więcej o okularach tutaj i na stronie szkieł Corning Museum ' s Glass Resource site.
Chemia Glebowa
fakt, że coraz bardziej polimeryzowane jony polikrzemianowe mają malejące ładunki na krzem, co powoduje obniżenie zasadowości, ma istotne konsekwencje w chemii gleb.,
im bardziej zasadowy jest anion polikrzemianowy minerału, tym łatwiej reaguje on ze słabymi kwasami i ulega wietrzeniu.
woda deszczowa jest nieco kwaśna z powodu rozpuszczonego CO2 nawet przy braku tlenków siarki i azotu.
z czasem woda deszczowa będzie reagować z mniej polimeryzowanymi anionami krzemianowymi, aby zastąpić jony tlenkowe mostkiem tlenowym, dając bardziej spolimeryzowany krzemian. Tlenki są usuwane jako cząsteczki wody.,
w pośrednim Stadium starzenia występują duże ilości krzemianów warstwowych, takich jak glina, a także niektóre Kwarce. Gleby te występują zwykle w regionach umiarkowanych pod osłoną traw lub drzew. Gleby te są mniej żyzne od nowo nawadnianych gleb deserowych z powodu utraty nonacidowego składnika odżywczego dla roślin K+., Krzemiany warstwowe obecne w glebach pośrednich mogą nadal utrzymywać kationy na ich ujemnie naładowanych powierzchniach, które mogą być uwalniane w miarę potrzeby roślin. Gleby te występują w jeszcze dość żyznych pasach kukurydzy i pszenicy.
Podstawienie izomorficzne
jony Polikrzemianowe mają ujemne ładunki, które muszą być równoważone przez odpowiednie kationy. Terminalowe tlenki posiadają ujemnie naładowane powierzchnie, które zbliżają się do blisko upakowanych powierzchni ładunku ujemnego., Kationy, które są potrzebne do neutralizacji ujemnego ładunku polikrzemianu, znajdują się w warstwach między łańcuchami lub warstwami lub w czworościennych lub ośmiobocznych otworach obecnych w sieci 3-D.
rodzaje kationów znalezionych w określonej postaci polikrzemianu zależą od „
- wielkość kationów
- ładunek kationów
ponieważ istnieje sporo zestawów jonów, które mają ten sam ładunek i bardzo podobne promienie, nie ma powodu, aby jeden z tych dopasowanych typów jonów był preferowany nad innym, gdy minerał powstaje na ochłodzeniu stopionej magmy.,
na przykład oliwin, który ma idealny skład Mg2SiO4, może zawierać różny procent izomorficznej substytucji Fe2+ (promień 92 pm) w miejsce równej liczby jonów Mg2 + (promień 86 pm).
pierwsza zasada podsieci izomorficznej
Druga zasada podstawienia izomorficznego
podstawienie izomorficzne zwiększa liczbę możliwych podstawień w krzemianach.
przykłady kationy w większości minerałów krzemianowych są szeroko podstawione, co sprawia, że rudy nieekonomiczne dla większości pierwiastków., Istnieją przekątne relacje elementów (zwłaszcza w drugim okresie) z elementami jednej grupy po prawej i jednej kropki w dół na stole.
które z następujących minerałów mogą powstać w wyniku izomorficznych procesów substytucji leucytu, K(AlSi2O6)?,
- K(YSi2O6)
- Rb(AlSi2O6)
- Ba(BeSi2O6)
- Ba(AlSi2O6)
podpowiedź: istnieją dwie podstawowe zasady związków jonowych, które muszą być przestrzegane w podstawieniu izomorficznym:
- całkowity ładunek wszystkich kationów musi być równy całkowitemu ładunkowi wszystkich anionów.
- aby podstawienie było izomorficzne, całkowita liczba kationów wchodzących musi być w przybliżeniu równa całkowitemu ładunkowi wszystkich kationów, które są zastępowane.