Silikati

S Vikipedije, slobodne enciklopedije
Osnovna struktura (orto-)silikatnih oksoanjona (SiO4−4)

Silikati su soli silikatne kiseline.[1] Silikat je hemijsko jedinjenje koje sadrži anjonski silikatni jon. Najveći broj silikata su oksidi, mada se u ovu klasu jedinjenja ubrajaju i heksafluorosilikati ([SiF6]2−) i drugi anjoni. Oni su najbrojnija grupa minerala.

Najveći broj stena izgrađen je od silikata. U svim silikatima se javljaju stabilne grupe silicijum oksida (SiO4) koje grade mali joni silicijuma i veliki joni kiseonika. Druga karakteristična osobina silikata je mogućnost zamene u kristalnoj rešetki jona silicijuma jonom aluminijuma. Takvi silikati nose naziv aluminosilikati. Osnovni sastojci silikata su: kiseonik, silicijum, aluminijum, gvožđe, kalcijum, magnezijum, natrijum i kalijum. U silikatima se mogu javiti i litijum, berilijum, barijum i mangan. Često se u silikatima javlja i voda, nekada i vodonik. U sastav nekih silikata ulazi veliki broj elemenata tako da je njihov sastav često veoma složen.

Pod pojmom ortosilikat podrazumijeva se anjon SiO44− i njegova jedinjenja. U srodstvu sa ortosilikatima je i porodica anjona (i njihovih jedinjenja) sa hemijskom formulom [SiO2+n]2n−. Važni članovi ove porodice su ciklični i jednolančani silikati {[SiO3]2−}n te silikati koji grade jedinjenja tipa {[SiO2.5]−}n.[2]

Silikati sačinjavaju veći deo Zemljine kore, kao i drugih terestrijalnih planeta, kamenitih satelita i asteroida. Pesak, portlandski cement i hiljade drugih minerala su primeri silikata. Silikatna jedinjenja, uključujući i minerale, sastoje se od silikatnih anjona čiji naboji su balansirani različitim katjonima. Može postojati izuzetno veliki broj silikatnih anjona, a svaki od njih može graditi spojeve sa mnogim različitim katjonima. Stoga je klasa ovih jedinjenja veoma velika. Minerali i sintetički materijali takođe spadaju u ovu klasu.

Strukturni principi[uredi | uredi izvor]

Kod ogromne većine silikata, uključujući i silikatne minerale, atom Si zauzima tetraedarsku formu, a okružen je sa četiri centra kiseonika. U takvim strukturama, hemijske veze prema silicijumu slede pravilo okteta. Takvi tetraedri ponekad se javljaju kao izolovani SiO44− centri, ali je daleko najčešći slučaj da su tetraedri vezani zajedno na različite načine poput parova (Si2O76−) ili prstenova (Si6O1812−). Obično su silikatni anjoni lanci, dvostruki lanci, slojevi i trodimenzionalni okviri. Sve te vrste imaju vrlo slabu rastvorljivost u vodi pri normalnim uslovima.

Rasprostranjenost u rastvorima[uredi | uredi izvor]

Silikati su vrlo dobro proučeni i opisani u čvrstom stanju, ali su znatno manje poznati u rastvorima. Anjon SiO44− je konjugovana baza silikatne kiseline Si(OH)4,[3] a oboje su vrlo slabo postojani kao i svi njihovi međuproizvodi. Zbog toga rastvori silikata su obično proučavani kao smeše kondenzovanih i delimično protonovanih silikatnih klastera. Priroda rastvorljivih silikata neophodna je za razumevanje biomineralizacije i sinteze aluminosilikata, kao važnih industrijskih katalizatora poput zeolita.[4]

Iako je tetraedar uobičajen oblik koordinacijske geometrije za jedinjenja silicijuma, vrlo dobro je poznato da silicijum takođe usvaja i više koordinacijske brojeve. Dobro poznati primer viših koordinacijskih brojeva je heksafluorosilikat (SiF62−).[5][6][7][8] Oktaedarska koordinacija sa šest centara kiseonika je takođe dokazana. Pri vrlo visokom pritisku, čak i SiO2 usvaja ovu geometriju u mineralu stishovitu, gustoj polimorfnoj silici pronađenoj je u donjem plaštu Zemlje. Ova struktura takođe nastaje „stresom” (šokom) stena prouzrokovanim na primer udarom meteorita. Oktaedarski Si u obliku heksahidrosilikata ([Si(OH)6]2−) dokazan je u mineralu taumasitu, dosta retkom u prirodi, ali se ponekad može zapaziti među drugim kalcijum-silikatnim hidratima veštački nastalim u cementu i betonu koji su izloženi napadima snažnih sulfata.

Vrste silikata[uredi | uredi izvor]

Minerali silikati[uredi | uredi izvor]

Glavni članak: Silikatni minerali

U geologiji i astronomiji[9], pojam silikat se koristi za označavanje vrste stena koja se sastoji pretežno od silikatnih minerala. Na Zemlji, javlja se veoma veliki broj silikatnih minerala čak i u širem rasponu kombinacija kao rezultat procesa koji grade i menjaju njenu koru. Ti procesi obuhvataju delimično topljenje, kristalizaciju, frakcionizaciju, metamorfozu, eroziju i dijagenezu. Živa bića takođe doprinose silikatnom ciklusu u blizini Zemljine površine. Jedna vrsta planktona poznata kao dijatomeje (kremenjaste alge) grade svoje egzoskelete (ljušture) od silike.[10][11][12][13] Te ljušture nakon uginuća dijatomeja su osnovni sastojak sedimenata u okeanskim dubinama.

Silika, odnosno silicijum-dioksid SiO2 se ponekad smatra silikatom, Silika, odnosno silicijum-dioksid SiO2 se ponekad smatra silikatom,[14][15] mada je to poseban slučaj koji nema negativno naelektrisanje te nema „potrebu” za suprotnim jonom. Silika se javlja u prirodi kao mineral kvarc i u obliku njegovih polimorfa.[16][17][18][19]

Silikati su podeljeni prema načinu na koji su (SiO4) tetraedri povezani na:

  • Nezosilikati
    • olivin - Olivin[20] je izomorfna smeša dve krajnje komponente forsterita (Mg2SiO4) i fajalita (Fe2SiO4) između kojih postoje posturni prelazi. Olivini su veoma značajni sastojci magmatskih stena i to grupe bazičnih i ultrabazičnih. Na niskim temperaturama su veoma nestabilni.
    • granat - Minerali ove grupe su veoma rasprostranjeni u svim vrstama stijena. Raznovrsni su po sastavu ali se mogu svesti na zajedničku formulu: X3Y2(SiO4)3, gde je X dvovalentan katjon Mg2+, Fe2+, Ca2+, Mn2+, a Y trovalentan katjon Fe3+, Al3+, Cr3+. Na osnovu prisustva pojedinih katjona granati obrazuju čitav niz vrsta: pirop, almandin, spesartin, uvarovit, grosular, andradit. Boja granata varira od bezbojnih, preko žućkastih do zelenkastih, crvenih do crnih.
  • Sorosilikati - npr. epidot
  • Ciklosilikate, se sastoje od zatvorenih tetraedara sa (TxO3x)2x− ili odnosom od 1:3. Oni je javljaju kao tročlani (T3O9)6− i šestočlani (T6O18)12− prstenovi, pri čemu T označava tetraedarski koordinirani katjon.

Beril je alumosilikat berilijuma Be3Al2Si6O18. Boje je plave ili plavičastozelene. Od primesa, međutim, biva različito obojen te se razlikuje nekoliko varijeteta, zeleni-smaragd i plavi-akvamarin spadaju u drago kamenje.[21][22][23][24]

Turmalin

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. izd.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6. 
  2. ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd izd.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-037941-8. 
  3. ^ R. K. Iler, The Chemistry of Silica, Wiley, New York, 1979.
  4. ^ Knight Christopher T. G.; Balec Raymond J.; Kinrade Stephen D. (2007). „The Structure of Silicate Anions in Aqueous Alkaline Solutions”. Angewandte Chemie International Edition. 46: 8148—8152. doi:10.1002/anie.200702986. 
  5. ^ Palache, C., Berman, H., and Frondel, C. (1951) Dana’s System of Mineralogy, Volume II: Halides, Nitrates, Borates, Carbonates, Sulfates, Phosphates, Arsenates, Tungstates, Molybdates, etc. John Wiley and Sons, Inc., New York, 7th edition.
  6. ^ Anthony, J.W., Bideaux, R.A., Bladh, K.W., and Nichols, M.C. (1997) Handbook of Mineralogy, Volume III: Halides, Hydroxides, Oxides. Mineral Data Publishing, Tucson.
  7. ^ „CDC - Water Fluoridation Additives - Engineering Fact Sheet - Community Water Fluoridation - Oral Health”. Cdc.gov. Pristupljeno 10. 3. 2015. 
  8. ^ The New Zealand Institute of Chemistry (NZIC) - Hydrofluorosilic acid and water fluoridation hydrofluorosilic acid Arhivirano na sajtu Wayback Machine (27. januar 2018).
  9. ^ De Vries, B. L.; Acke, B.; Blommaert, J. A. D. L.; Waelkens, C.; Waters, L. B. F. M.; Vandenbussche, B.; Min, M.; Olofsson, G.; Dominik, C.; Decin, L.; Barlow, M. J.; Brandeker, A.; Di Francesco, J.; Glauser, A. M.; Greaves, J.; Harvey, P. M.; Holland, W. S.; Ivison, R. J.; Liseau, R.; Pantin, E. E.; Pilbratt, G. L.; Royer, P.; Sibthorpe, B. (2012). „Comet-like mineralogy of olivine crystals in an extrasolar proto-Kuiper belt”. Nature. 490 (7418): 74—76. PMID 23038467. doi:10.1038/nature11469. 
  10. ^ Hasle et al. 1996, str. 5–385
  11. ^ Round, Frank Eric; Crawford, R. M.; Mann, D. G. (1990). The Diatoms: Biology & Morphology of the Genera. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-36318-1. Pristupljeno 13. 11. 2013. 
  12. ^ Canter-Lund, H.; Lund, J.W.G. (1995). Freshwater Algae: Their microscopic world explained. Biopress Limited. ISBN 978-0-948737-25-1. 
  13. ^ Mann, David G. (2005). „The species concept in diatoms: Evidence for morphologically distinct, sympatric gamodemes in four epipelic species”. Plant Systematics and Evolution. 164: 215—37. JSTOR 23675282. doi:10.1007/BF00940439. 
  14. ^ Iler, R. K. (1979). The Chemistry of Silica. Plenum Press. ISBN 978-0-471-02404-0. 
  15. ^ Fernández LD, Lara E, Mitchell EA (2015). „Checklist, diversity and distribution of testate amoebae in Chile”. Eur. J. Protistol. 51 (5): 409—24. PMID 26340665. doi:10.1016/j.ejop.2015.07.001. 
  16. ^ Quartz. Mindat.org. Pristupljeno 2013-03-07.
  17. ^ Anthony, John W.; Bideaux, Richard A.; Bladh, Kenneth W.; Nichols, Monte C. (ur.). „Quartz”. Handbook of Mineralogy (PDF). III (Halides, Hydroxides, Oxides). Chantilly, VA, US: Mineralogical Society of America. ISBN 978-0-9622097-2-7. 
  18. ^ Quartz. Webmineral.com. Pristupljeno 2013-03-07.
  19. ^ Hurlbut & Klein 1985
  20. ^ Smyth, J. R.; Frost, D. J.; Nestola, F.; Holl, C. M.; Bromiley, G. (2006). „Olivine hydration in the deep upper mantle: Effects of temperature and silica activity” (PDF). Geophysical Research Letters. 33 (15). Bibcode:2006GeoRL..3315301S. doi:10.1029/2006GL026194. Arhivirano iz originala (PDF) 09. 08. 2017. g. Pristupljeno 24. 02. 2018. 
  21. ^ Beryl mineral information and data Arhivirano 2007-10-26 na sajtu Wayback Machine, Mindat
  22. ^ Beryl Arhivirano 2008-05-12 na sajtu Wayback Machine Webmineral
  23. ^ „Handbook of Mineralogy” (PDF). Arhivirano (PDF) iz originala 28. 11. 2011. g. 
  24. ^ Schumann, Walter. Gemstones of the World (5th изд.). 2007. ISBN 978-1-4549-0953-8. 
  25. ^ Anderson, Robert S.; Anderson, Suzanne P. (2010). Geomorphology: The Mechanics and Chemistry of Landscapes. Cambridge University Press. str. 187. 

Literatura[uredi | uredi izvor]

  • Anthony, John W.; Bideaux, Richard A.; Bladh, Kenneth W.; Nichols, Monte C. (ur.). „Quartz”. Handbook of Mineralogy (PDF). III (Halides, Hydroxides, Oxides). Chantilly, VA, US: Mineralogical Society of America. ISBN 978-0-9622097-2-7. 

Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]

Silikati na Vikimedijinoj ostavi.
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Силикати&oldid=27549889”