Išči

    Silikat

    Tetraedrični silikatni anion
    Kondenzirani dvojni tetraeder

    Silikati so soli in estri ortosilicijeve kisline H4SiO4 (SiO2•2H2O) in njenih kondenzatov. Vse soli so zgrajene iz tetraedrov (SiO4)4-, ki so med seboj povezani na različne načine. Na prosta mesta tetraedrov se lahko vežejo kovinski kationi ali hidroksilni OH- ioni. Silikati z izjemo alkalnih silikatov so netopni v vodi in drugih topilih.

    Naravni silikati igrajo v mineralogiji pomembno vlogo, saj mednje spada veliko število mineralov. Zemeljska skorja vsebuje več kot 90 odstotkov silikatov, plašč pa je skoraj v celoti sestavljen iz silikatov. Najpogostejši silikati v zemeljski skorji so glinenci z udeležbo 50-60 volumskih odstotkov. Drugi pomembni minerali so sljude, gline, amfiboli, pirokseni, granati in olivini.

    Kremen (SiO2) se v nemški strokovni literaturi prišteva med okside, v anglo-ameriški literaturi pa med silikate.

    Vsebina

    Struktura

    Vsi silikatni minerali so zgrajeni na enakem principu, tako da jih je mogoče razmeroma enostavno sistematično urediti. Osnovni gradniki vseh silikatov so tetraedri (SiO4)4-. V ogliščih tetraedra so ioni kisika, ki se zaradi svoje velikosti med seboj dotikajo, v sredini pa je dovolj prostora (tetraedrska vrzel) za relativno majhen ion silicija.

    Druga značilnost silikatov je sposobnost kisikovih atomov, da se lahko kompleksno vežejo s sosednjimi tetredri, tako da nastanejo različne linearne, ciklične, plastne in prostorske strukture.

    Silicij je lahko delno zamenjan s kemično podobnim aluminijem. Takšna zamenjava se imenuje izomorfna zamenjava, spojine pa alumosilikati. Zaradi zamenjave Si4+ z Al3+ morajo razliko v naboju nadomestiti drugi pozitivno nabiti ioni (kationi), pri čemer razmerje Al:Si ne sme preseči vrednosti 1. Čistih aluminatov v naravi ni.

    Sistematika silikatnih mineralov

    Silikati v že omenjenih oblikah tvorijo obsežno družino mimeralov. Med njimi so velike razlike v kemijski sestavi, kristalni simetriji ter načinu vezave in strukturi osnovnih gradnikov. Sistemizacija silikatov temelji na stopnjo polimerizacije tetraedrov (SiO4)4-.

    Pisanje kemijskih formul

    Poenostavljena splošna formula silikatov je:

    .

    Kompleks silicija in kisika lahko zamenjata hidroksilni (OH-) ali fluoridnim ion (F-). Položaj "M" lahko zasede eden ali več kovinskih kationov, tako da je molekula navzven električno nevtralna. V kristalno rešetko s posebno velikimi zankami se lahko vgradi tudi voda.

    Če je v nekem mineralu kompleks SixOy- zamenjan s fluoridnimi ali hidroksidnimi ioni, se to v formuli zapiše s pokončno črtico, na primer

    , kaolinit.

    Kristalno vezana voda se zapiše s piko, na primer

    , analcim.

    Klasificiranje po stopnji polimerizacije tetraedrov (SiO4)4-

    Otočni silikati (nezosilikati)

    V otočnih silikatih so tetraedri (SiO4)4- posamični. Takšni so na primer

    Skupinski silikati (sorosilikati)

    V strukturi sta po dva tetraedra (SiO4)4-, ki si delita kisikov ion, tako da nastane skupina (Si2O7)6-. Takšna silikata sta na primer

    Obročasti silikati (ciklosilikati)

    Tetraedri (SiO4)4- si delijo kisikove ione v ogliščih, tako da oblikujejo tri, štiri ali šest členske obroče s splošno formulo (SixO3x). Primeri:

    Enojne niti (inosilikati)

    Enojna nit
    Dvojna nit

    Vsak tetraeder (SiO4)4- deli kisikove ione z dvema sosednjima tetraedroma tako, da oblikujejo verigo ali nit (SiO3)2-. V strukturi mineralov so niti vzporedne. Primer:

    Dvojne niti (inosilikati)

    Dvojne niti so sestavljene iz enakega števila tetraedrov, razporejenih v dve vrsti. Tetraedri si delijo oglišča z dvema sosednjima tetraedroma ali s tremi sosednjimi tetraedri, kar ustreza skupini (Si4O11)6-. Kisikove ione sosednjih niti povezujejo kationi. Naravni silikati z dvojnimi nitmi v svojo strukturo vključujejo OH- skupino. Primeri:

    Plastnati silikati (filosilikati)

    Plastnati silikat

    Osnovni element strukture plastnatih silikatov so plasti (Z4O10), v katerih je Z lahko Si4+ ali Al3+ ion, tetraedrično koordiniran z O2- ioni. Vsak tetraeder deli tri oglišča s sosednjimi tetraedri, eno oglišče (apikalno) pa ostaja prosto. Primeri:

    Paličasti silikati (tektosilikati)

    Paličasti silikat β-kremen

    V strukturi paličastih silikatov vsak tetraeder (SiO4)4- deli svoja oglišča s štirimi sosedi. Tetraedri se povezujejo v vseh smereh v prostoru in oblikujejo paličje. Splošna formula paličastih silikatov je ZO2, kjer Z predstavlja ione, tetraedrično koordinirane s kisikom. Primeri paličastih silikatov so glinenci

    Amorfni silikati

    Amorfni silikat z neurejeno strukturo

    Opal je amorfen silicijev dioksid z vgrajeno kristalno vodo (SiO2•nH2O), zato ga nekateri avtorji uvrščajo med oksidne minerale. Iz amorfnega silicijevega dioksida so zgrajene tudi zelo strukturirane lupine kremenastih alg (diatomej) in radiolarij.

    Klasifikacija po Kostovu

    Klasifikacija po Kostovu temelji predvsem na kemijski sestavi silikata in kristalni strukturi.[2]

    Tehnični silikati

    Zeolit ZSM 5

    Nahajališča

    Iz silikatov je zgrajen velik del zemeljskih planetov, v majhnih koncentracijah pa so prisotni tudi v vseh vodah. Silikati tvorijo skelete mnogih organizmov, na primer diatomej in radiolarij in nekaterih spužv.

    Uporaba

    Okrasni in dragi kamni

    Otočni silikati granat, olivin, topaz in cirkon v čisti obliki so cenjeni dragi kamni. Nekatere vrste kremena, na pimer ametist, aventurin, kalcedon, citrin in ahat so priljubljeni okrasni kamni. Okrasni kamni so tudi nekateri glinenci, na primer amazonit, aventurin, labradorit in sodalit. Posebno cenjen drag kamen je smaragd, ki je različek berila.

    Drugo

    Silikati so surovina za proizvodnjo stekla, keramike in pralnih sredstev.

    Sklici

    1. M. Dobnikar, Kristalografija, KP9.ppt, 4. oktober 2005 http://www.geo.ntf.uni-lj.si/mdobnikar/Kristalografija/
    2. I. Kostov (1975): Crystal chemistry and classification of silikate minerals. Geokhimiya, Mineralogiya i Petrologiya. 1: str. 5-41.
    3. Werner Stöber, Arthur Fink, Ernst Bohn: Controlled growth of monodisperse silica spheres in the micron size range. In: J. Colloid Interface Sci., Nr. 26, 1968, str. 62–69

    Viri

    Zunanje povezave