|
Сложные кремнекислородные соединения — силикаты — самые распространенные минералы на нашей планете. Они составляют около 80% массы земной коры. А если к этому добавить природный оксид кремния — кварц, то можно сказать, что кремнекислородные соединения образуют примерно 92% земной коры по массе и практически полностью слагают ее объем.
Кристаллические структуры силикатов многообразны, но основу их составляют комбинации самых распространенных ионов — кремния и кислорода. По данным советского кристаллографа и кристаллохимика академика Н. В. Белова, радиус равен 0,136 нм, радиус катиона кремния—0,039 нм. Из отношения RR следует, что координационное число кремния равно 4. Таким образом, каждый ион кремния находится в окружении четырех ионов кислорода. Если соединить центры ионов кислорода, то образуется фигура тетраэдра. Поэтому эту группировку ионов так и называют кремнекислородным тетраэдром.
Заряд иона кремния +4, сумма зарядов четырех двухвалентных ионов кислорода —8. Четыре отрицательные валентности кремнекислородного тетраэра должны тем или иным способом уравновеситься. Прежде всего они могут быть уравновешены дополнительными катионами. Так образуется островной тип структуры силикатов. В этом случае кремнекислородные тетраэдры разобщены между собой как острова в архипелаге и связываются в единую структуру двухвалентными катионами магния или железа, у которых близкий размер радиуса. Поэтому состав минерала с такой структурой можно выразить формулой (Mg.FeJjSiOJ1. Этот минерал благодаря темному оливко-зеленому цвету получил название оливин. Он довольно широко распространен в нижней части земной коры. Некоторые горные породы сложены полностью этим минералом. Прозрачные желтовато-зеленые кристаллы — хризолит — успешно используются в ювелирных изделиях.
Кремнекислородные тетраэдры чаще находятся не в изолированном положении, а соединяются через общие ионы кислорода. Например, шесть кремнекислородных группировок, имеющих по два общих иона кислорода, могут соединяться в замкнутое кольцо. Так возникает кольцевой тип структуры, которым, в частности, обладает минерал берилл. Он встречается в виде красивых призматических кристаллов. Драгоценная его разновидность ярко-зеленого цвета называется изумрудом, а голубоватого—аквамарином.
Очень часто кремнекислородные тетраэдры связываются в бесконечно протяженные цепочки. Они могут быть «толщиной» в один тетраэдр, и тогда в них отношение кремния к кислороду равно 1:3. В сдвоенных цепочках (лентах) оно равно 4:11. Одинарные и сдвоенные цепочки соединяются между собой катионами. Силикаты, структура которых образована одинарными цепочками кремне-кислородных тетраэдров, называются пироксенами. Пироксен, в структуре которого соединяющим катионом будет магний, имеет формулу Mg2 (Si2Oel. Более сложная формула силикатов со сдвоенными цепочками кремнекислородных тетраэдров. Эти минералы называются амфиболами.
Силикаты с цепочечными структурами — амфиболы и пироксены — очень широко распространены. Они составляют около 16% (по массе) земной коры. Их наиболее распространенными представителями являются известные черные зернистые минералы, входящие в состав гранитов, — обыкновенная роговая обманка и авгит.
|