Силикати

Из Википедије, слободне енциклопедије
Иди на навигацију Иди на претрагу
Основна структура (орто-)силикатних оксоанјона (SiO4−4)

Силикати су соли силикатне киселине.[1] Силикат је хемијско једињење које садржи анјонски силикатни јон. Највећи број силиката су оксиди, мада се у ову класу једињења убрајају и хексафлуоросиликати ([SiF6]2−) и други анјони. Они су најбројнија група минерала.

Највећи број стена изграђен је од силиката. У свим силикатима се јављају стабилне групе силицијум оксида (SiO4) које граде мали јони силицијума и велики јони кисеоника. Друга карактеристична особина силиката је могућност замене у кристалној решетки јона силицијума јоном алуминијума. Такви силикати носе назив алуминосиликати. Основни састојци силиката су: кисеоник, силицијум, алуминијум, гвожђе, калцијум, магнезијум, натријум и калијум. У силикатима се могу јавити и литијум, берилијум, баријум и манган. Често се у силикатима јавља и вода, некада и водоник. У састав неких силиката улази велики број елемената тако да је њихов састав често веома сложен.

Под појмом ортосиликат подразумијева се анјон SiO44− и његова једињења. У сродству са ортосиликатима је и породица анјона (и њихових једињења) са хемијском формулоm [SiO2+n]2n−. Важни чланови ове породице су циклични и једноланчани силикати {[SiO3]2−}n те силикати који граде једињења типа {[SiO2.5]}n.[2]

Силикати сачињавају већи део Земљине коре, као и других терестријалних планета, каменитих сателита и астероида. Песак, портландски цемент и хиљаде других минерала су примери силиката. Силикатна једињења, укључујући и минерале, састоје се од силикатних анјона чији набоји су балансирани различитим катјонима. Може постојати изузетно велики број силикатних анјона, а сваки од њих може градити спојеве са многим различитим катјонима. Стога је класа ових једињења веома велика. Минерали и синтетички материјали такође спадају у ову класу.

Структурни принципи[уреди]

Код огромне већине силиката, укључујући и силикатне минерале, атом Si заузима тетраедарску форму, а окружен је са четри центра кисеоника. У таквим структурама, хемијске везе према силицијуму следе правило октета. Такви тетраедри понекад се јављају као изоловани SiO44− центри, али је далеко најчешћи случај да су тетраедри везани заједно на различите начине попут парова (Si2O76−) или прстенова (Si6O1812−). Обично су силикатни анјони ланци, двоструки ланци, слојеви и тродимензионални оквири. Све те врсте имају врло слабу растворљивост у води при нормалним условима.

Распрострањеност у растворима[уреди]

Силикати су врло добро проучени и описани у чврстом стању, али су знатно мање познати у растворима. Анјон SiO44− је конјугована база силикатне киселине Si(OH)4,[3] а обоје су врло слабо постојани као и сви њихови међупроизводи. Због тога раствори силиката су обично проучавани као смеше кондензованих и делимично протонованих силикатних кластера. Природа растворљивих силиката неопходна је за разумевање биоминерализације и синтезе алуминосиликата, као важних индустријских катализатора попут зеолита.[4]

Иако је тетраедар уобичајен облик координацијске геометрије за једињења силицијума, врло добро је познато да силицијум такође усваја и више координацијске бројеве. Добро познати пример виших координацијских бројева је хексафлуоросиликат (SiF62−).[5][6][7][8] Октаедарска координација са шест центара кисеоника је такође доказана. При врло високом притиску, чак и SiO2 усваја ову геометрију у минералу стисховиту, густој полиморфној силици пронађеној је у доњем плашту Земље. Ова структура такође настаје „стресом” (шоком) стена проузрокованим на пример ударом метеорита. Октаедарски Si у облику хексахидросиликата ([Si(OH)6]2−) доказан је у минералу таумаситу, доста ретком у природи, али се понекад може запазити међу другим калцијум-силикатним хидратима вештачки насталим у цементу и бетону који су изложени нападима снажних сулфата.

Врсте силиката[уреди]

Минерали силикати[уреди]

У геологији и астрономији[9], појам силикат се користи за означавање врсте стена која се састоји претежно од силикатних минерала. На Земљи, јавља се веома велики број силикатних минерала чак и у ширем распону комбинација као резултат процеса који граде и мењају њену кору. Ти процеси обухватају делимично топљење, кристализацију, фракционизацију, метаморфозу, ерозију и дијагенезу. Жива бића такође доприносе силикатном циклусу у близини Земљине површине. Једна врста планктона позната као дијатомеје (кремењасте алге) граде своје егзоскелете (љуштуре) од силике.[10][11][12][13] Те љуштуре након угинућа дијатомеја су основни састојак седимената у океанским дубинама.

Силика, односно силицијум-диоксид SiO2 се понекад сматра силикатом,Силика, односно силицијум-диоксид SiO2 се понекад сматра силикатом,[14][15] мада је то посебан случај који нема негативно наелектрисање те нема „потребу” за супротним јоном. Силика се јавља у природи као минерал кварц и у облику његових полиморфа.[16][17][18][19]

Силикати су подељени према начину на који су (SiO4) тетраедри повезани на:

  • Незосиликати
    • оливин - Оливин[20] је изоморфна смеша две крајње компоненте форстерита (Mg2SiO4) и фајалита (Fe2SiO4) између којих постоје постурни прелази. Оливини су веома значајни састојци магматских стена и то групе базичних и ултрабазичних. На ниским температурама су веома нестабилни.
    • гранат - Минерали ове групе су веома распрострањени у свим врстама стијена. Разноврсни су по саставу али се могу свести на заједничку формулу: X3Y2(SiO4)3, где је X двовалентан катјон Mg2+, Fe2+, Ca2+, Mn2+, a Y тровалентан катјон Fe3+, Al3+, Cr3+. На основу присуства појединих катјона гранати образују читав низ врста: пироп, алмандин, спесартин, уваровит, гросулар, андрадит. Боја граната варира од безбојних, преко жућкастих до зеленкастих, црвених до црних.
  • Соросиликати - нпр. епидот
  • Циклосиликате, се састоје од затворених тетраедара са (TxO3x)2x или односом од 1:3. Они је јављају као трочлани (T3O9)6− и шесточлани (T6O18)12− прстенови, при чему T означава тетраедарски координирани катјон.

Берил је алумосиликат берилијума Be3Al2Si6O18. Боје је плаве или плавичастозелене. Од примеса, међутим, бива различито обојен те се разликује неколико варијетета, зелени-смарагд и плави-аквамарин спадају у драго камење.[21][22][23][24]

Турмалин

Референце[уреди]

  1. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. изд.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6. 
  2. ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd изд.). 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. Приступљено 10. 3. 2015. 
  8. ^ The New Zealand Institute of Chemistry (NZIC) - Hydrofluorosilic acid and water fluoridation hydrofluorosilic acid.
  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). стр. 5–385.
  11. ^ Round, D. G.; Crawford; Mann (1990). The Diatoms: Biology & Morphology of the Genera. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-36318-1. Приступљено 13. 11. 2013.  Пронађени су сувишни параметри: |first1= и |first= (помоћ)
  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. Retrieved 2013-03-07.
  17. ^ Anthony, John W.; Bideaux, Richard A.; Bladh, Kenneth W.; Nichols, Monte C. (ур.). „Quartz”. Handbook of Mineralogy (PDF). III (Halides, Hydroxides, Oxides). Chantilly, VA, US: Mineralogical Society of America. ISBN 0-9622097-2-4. 
  18. ^ Quartz. Webmineral.com. Retrieved 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. 
  21. ^ Beryl mineral information and data Archived 26. 10. at the Wayback Machine., Mindat
  22. ^ Beryl Archived 12 May 2008[Date mismatch] at the Wayback Machine. Webmineral
  23. ^ „Handbook of Mineralogy” (PDF). Архивирано (PDF) из оригинала на датум 28. 11. 2011. 
  24. ^ Schumann, Walter, 2013, Gemstones of the World, 5th ed. 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. стр. 187. 

Литература[уреди]

Спољашње везе[уреди]