Химия

 


 

Производство

Сырье и энергия
Сера и серная кислота
Связанный азот
Удобрения и химикаты
Силикаты
Кислоты щелочи хлор
Металлы
Алюминий
Чугун и сталь
Полупроводники
Топливо
Органический синтез
Синтетические соединения
История химии
Химия земли



Яндекс.Метрика

Кислородные тетраэдры

Кислородные тетраэдры могут иметь не только по два, но и по три общих кислородных иона, т. е. связываться не только двумя, но и тремя вершинами. При этом образуются плоские слои тетраэдров, у которых свободна только одна вершина. Это слоистый тип структуры. Слои могут по-разному связываться между собой. В структуре слюд два таких слоя, обращенные друг к другу свободными ионами кислорода, соединяются катионами. Слюды широко распространены в земной коре, составляют около 4% ее массы. Поэтому рассмотрим их структуру подробнее.
Как видно на цветном рисунке III, 4, в каждом плоском слое кремнекислородных тетраэдров на два иона кремния приходится по три иона кислорода, общих для соседних тетраэдров, и два свободных иона кислорода в вершинах тетраэдров. Таким образом, состав слоя должен бы отвечать формуле [$i205P-, а состав двух слоев — [Si4О1014 - Но эти соотношения нарушаются появлением катионов алюминия.
Если мы вернемся к таблице 4, где показаны радиусы катионов, то заметим, что радиус иона А13+ имеет величину, очень близкую к радиусу иона Si+4. Отношение ионного радиуса катиона алюминия к радиусу аниона кислорода близко к 0,4, т. е. находится на границе координационных чисел 4 и 6. Поэтому ион алюминия частично входит в четверную группировку ионов кислорода вместо кремния. Наряду с кремнекислородными тетраэдрами образуются алюмокислородные в соотношении 3:1. Следовательно, формула двух алюмокремнекислородных слоев будет иметь вид  «IAlSi3O10l6».
Между алюмокремнекислородными слоями, как начинка между корочками пирога, располагаются трех- или двухвалентные катионы с небольшим радиусом, соединенные с анионами ОН". Все это вместе кристаллохимики образно назвали пакетом. Формула трехслойного пакета слюды, образованного сверху и снизу слоями алюмокремнекислородных тетраэдров, а внутри ионами магния и ОН~, имеет вид Mg3 (ОН)2 lAlSi/)10l.
Как следует из приведенной формулы, электрические заряды ионов в пакете не сбалансированы: (+6) + (—2) + (—5) = — 1. Отрицательные заряды, которые несут трехслойные пакеты, уравновешиваются одновалентными катионами калия. Крупные ионы калия располагаются в межпакетном пространстве и прочно соединяют отдельные пакеты. Окончательная формула магниевой слюды KMg3(OH)2[AlSi3O10l.
Слюды бывают не только магниевыми. Как мы уже отмечали при рассмотрении структуры оливина, ионы Fe2+ и Mg24~ очень близки по размерам и могут взаимно заменяться. Поэтому в земной коре встречаются чисто магниевая слюда — флогопит, железистая — лепидомелан и переходного состава железо-магниевая — биотит.
Но этой закономерностью не ограничивается очень изменчивый химический состав слюд. На примере слюд мы можем ознакомиться с замечательным свойством алюминия выступать в двух качествах, не изменяя своей валентности. «Пограничная» величина ионного радиуса этого металла дает ему возможность находиться в двух видах координации: и с четырьмя, и с шестью ионами кислорода. Ионы алюминия с координационным числом 4 входят в состав кислородных тетраэдрических слоев, ионы алюминия с координационным числом 6 находятся внутри пакетов. Значение и поведение алюминия в этих двух случаях неодинаковы: в первом — алюминий, как и кремний, входит в состав кислотного остатка, во втором — ведет себя аналогично щелочноземельному элементу магнию. Так в кристаллохимии силикатов проявляется двойственность алюминия, амфотерность его соединений. В алюминиевой слюде алюминий выступает сразу в двух своих качествах. Поэтому такая слюда имеет формулу КА12 (ОН)2 [AlSi3O10V.


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100


Интересное



 

© 2011 Химическая промышленность
Копирование материалов сайта разрешается только с указанием прямой индексируемой ссылки на источник.