22.03.2013 Krzemiany
22 marca 2013
12:07
KRZEMIANY
Krzemiany - krystaliczne połączenie jonów Si, O i metali, niekiedy H, a także drobin H O (krzemiany uwodnione)
2
Anion krzemotlenowy [SiO ]4-
4
Kation Si4+ tworzy 4 wiązania z tlenem, które są skierowane ku narożom czworościanu (tetraedr). Wiązania mają
charakter jonowo-atomowy.
KONDENSACJA anionów krzemotlenowych
A
ączenie dwóch lub więcej tetraedrów w struktury bardziej złożone.
Struktura SiO
2
Stopień kondensacji tetraedrów - podstawa systematyki krzemianów)
STOPIEC
KONDENSACJI ZALEŻY OD ST
ŻENIA TLENU W STOPIE KRZEMIANOWYM
Podczas kondensacji jonów [SiO]4- w magmie lub podczas przekrystalizowania skał metamorficznych następuje
zubożenie krzemianów w tlen w myśl reakcji:
[SiO]4-+ [SiO]4---> [Si O ]6-+ O
2 7 2
GLINOKRZEMIANY
[AlO ]5-kompleksowy anion Al. I , który ze względu na podobieństwo promienia jonowego z anionem [SiO]4- może go
4
zastępować w strukturach krzemianów (diadochia heterowalentna). Różnica ładunków jest rekompensowana
przyłączeniem dodatkowych kationów K+, Na+, ca+, Mg2+
Np.. Skaleń potasowy K[AlSi O ] co czwarty anion [SiO ]4- jest zastąpiony przez [AlO ]5-, a różnica ładunków jest
3 8 4 4
rekompensowana przez kation K+
Podobną rolę w budowie krzemianów mogą też spełniać B3+(borokrzemiany) lub Be2+(berylokrzemiany)
Krzmiany i glinokrzemiany stanowią około ~90% wszystkich minerałów w skorupie ziemskiej.
Ćw - mineralka Strona 1
Krzmiany i glinokrzemiany stanowią około ~90% wszystkich minerałów w skorupie ziemskiej.
I. KRZEMIANY WYSPOWE [SiO ]4-
4
Mają najprostszą budowę, brak połączeń tetraedrów mostkami tlenowymi. A
ączą się między sobą poprzez
wiązanie jonowe z kationami metali.
Minerały (licznie reprezentowane w przyrodzie):
Duża twardość (ok. 7)
Stosunkowo duża gęstość
Wysoki współczynnik załamania światła (duży połysk)
Większość bezbarwna, ale mają swoje zabarwione odmiany spowodowane obecnością barwników -
chromatoforów
Przykłady minerałów:
1) Oliwiny
(Mg,Fe) [SiO ]
2 4
Izomorficzny szereg utworzony przez:
- Forsteryt Mg [SiO ]
2 4
- Fajalit Fe [SiO ]
2 4
Odmiana ozdobna: Chryzolit (przez
roczysty, żółto-zielony)
A
atwo ulegają przeobrażeniom, najczęściej serpentynizacji
OLIWIN => SERPENTYNIT
2) Granaty
2+ 3+
A B [SiO ]
3 2 4 3
A - Mg, Ca, Mn, Fe
B- Al, Fe, Cr, Mn, V, Ti, Zr
Almandyn czerwony, fioletowo-czerwony Fe Al [SiO ]
3 3 4 3
Pirop czerwony i jego odcienie Mg Al [SiO ]
3 2 4 3
Spessartyn pomarańczowy, różowy, brunatny, prawie czarne
Grossular kolor agrestu, wszelkie odmiany zielonego, często użylony
Andradyt od żółtozielonego po czarny
Uwarowit szmaragdowozielony, dzięki chromowi Cr
W grupie granatów można spodkać wszystkie odcienie barw, z wyjątkiem niebieskiej
Najczęściej spotykanymi śą odcienie barwy pomarańczowoczerwonej, czerwonej, fioletowej.
3) Cyrkon Zr[SiO ]
4
Hiacynt,
Argon
Topaz Al F [SiO ]
2 2 4
Staurolit Al FeO [OH] [SiO ]
4 2 2 4 2
Tytanit CaTi[O|SiO ]
4
Datolit CaB[OH|SiO ] pionowa kreska | we wzorze znaczy, że może być albo to albo to
4
1) Al O * SiO lub (Al SiO )
2 3 2 2 5
Polimorfy:
- Syllimanit
- Andaluzyt
- Dysten (cyanit)
Jeden kation Al3+ jest zawsze otoczony przez 6 anionów O2-, a drugi przez 4,5 lub 6
II. Krzemiany grupowe [Si O ]6-
2 7
Połączenia 2 tetraedrów mostkami tlenowymi
Minerały (mało rozpowszechnione w przyrodzie):
Ćw - mineralka Strona 2
1) Wezuwian
2) Szereg izomorficzny
Zoizyt - klinozoizyt - epidot
III. Krzemiany pierścieniowe
1. [Si O ]6- pierścień składa się z 3 tetraedrów
3 9
Benitoit BaTi[Si O ]
3 9
2. [Si O ]8-
4 12
Aksynit (boranokrzemian)
3. [Si O ]12-
6 18
Minerały:
a) Beryl Al Be [Si O ] -> zabarwiona na zielono odmiana to szmaragd
2 3 6 18
Odmiany:
- Akwamaryn (niebieski, morski)
- Heliodor (żółty, zielono-żółty)
- Morganit (różowo-czerwony)
- Szmaragd (zielony)
b) Turmalin (uwodniony boranokrzeminan Na, Al., Li, Mg - b. urozmaicony skład chemiczny - grupa izomorficzna)
Odmiany:
- Elbait (wielobarwny "turmalin arbuzowy", niektóre mają nawet po kilkanaście barw i odcieni)
- Drawit (żółto-brunatny, czerwono-brunatny)
- Szerl (czarny, najbardziej powszechny)
- Uwit (ciemnobrunatny)
- Indygolit (niebieski)
- Werdelit (zielony)
- Rubelit (różowy)
Kordieryt Mg Al [AlSi O ]
2 3 5 18
Dioptaz Cu [Si O ]*6H O
6 6 18 2
4. [Si O ]8-
8 20
5. [Si O ]12-
12 30
KRYSTALOCHEMICZNA KLASYFIKACJA KRZEMIANÓW:
- Wyspowe
- Grupowe
- Pierścieniowe
- A
ańcuchowe -> pirokseny
- Wstęgowe -> amfibole
- Warstwowe
- Szkieletowe (przestrzenne)
Ćw - mineralka Strona 3