|
Полевые шпаты — самые распространенные минералы. Они составляют более половины массы земной коры. По составу катионов с большим радиусом эти минералы разделяются на две группы. Первая группа калиевых полевых шпатов имеет формулу К [AISi308l. Калиевые полевые шпаты (ортоклаз и микроклин) являются главной составной частью гранитов. Красный цвет гранитных набережных Ленинграда, Александрийской колонны перед Зимним дворцом обусловлен именно этими минералами.
Вторая группа полевых шпатов называется натриево-кальциевыми или плагиоклазами. Если в составе этих минералов алюминий содержится в таком же количестве, как и в калиевых шпатах, т. е. имеется один алюмокислородный тетраэдр на три кремнекислородных, то образуется натриевый плагиоклаз (альбит). Его формула очень похожа на формулу предыдущей группы: Na [AlSi308l. В том случае, когда содержание алюминия увеличивается и число ионов этого металла становится равным кремнию, то валентности натрия недостаточно. Комбинация двух алюмокислородных и двух кремнекислородных тетраэдров имеет заряд —2, который уравновешивается двухвалентным ионом кальция. Формула кальциевого плагиоклаза (анортита) CAl2Si208l.
Так как радиусы ионов натрия и кальция близки между собой, то плагиоклазы образуют сплошной ряд от чисто натриевого до чисто кальциевого представителя. Весь ряд разбит на 100 номеров в соответствии с возрастанием содержания кальциевого представителя. Так, например, плагиоклаз 25 означает, что в составе этого минерала присутствует 25% кальциевого и 75% натриевого компонента.
В заключение обзора структур силикатов, образующихся в земных недрах, еще раз подчеркнем их общие свойства — объемность, непрерывность по всем трем измерениям пространства. Изолированные кремне - и алюмокремнекислородные тетраэдры, их кольца, цепи, листы и каркасы соединены катионами с относительно большими радиусами в бесконечные объемные конструкции. Структура вещества основывается на связях между атомами (ионами). Молекул нет, поэтому отсутствуют молекулярные связи, которые играют такую большую роль в органической химии.
Мы задержались на подробном рассмотрении состава плагиоклазов потому, что на этом примере наиболее хорошо можно познакомиться с замечательным явлением, имеющим очень важное значение для геохимии. Состав природных химических соединений, слагающих земную кору, меняется не случайно, а закономерно в зависимости от величины радиусов ионов и координационного числа.
Конечно, кристаллохимическая структура создается образующими ее ионами. Но можно взглянуть на связь ионов и структур с другой стороны: если существует определенная структура, в нее могут войти не любые химические элементы, а лишь те, размер ионов которых будет отвечать данной структуре. Вспомним пример силиката оливина. Его формула R2 Si04, где R—двухвалентный катион. Но не всякий двухвалентный катион может войти в состав этого соединения, а лишь те, у которых радиус около 0,07 нм, т. е. магний и двухвалентное железо. Присутствие кальция в этом минерале невозможно, потому что ионный радиус этого элемента настолько велик, что он не может поместиться в данной структуре. Так как радиусы ионов магния и двухвалентного железа близки. То они могут замещать один другого в любой пропорции.
|