Силикаты: общая характеристика. Каркасные и слоистые силикаты: общая характеристика, основные представители, использование.

Силикаты- наиболее распространенные минералы, составляющие 75% массы земной коры и около 30% всех известных минералов. Представители этого класса являются породообразующими минералами всех магматических, многих метаморфических и осадочных горных пород.

В основе строения минералов этого класса лежат кремнекислородные или алюмокремнекислородные тетраэдры, которые в зависимости от способа сочленения образуют различные типы кристаллохимических структур:

· Островные

· Цепочечные

· Ленточные

· Каркасные

· Слоистые

каркасные силикаты:

Каркасные силикаты, характеризующиеся трехмерным сочленением анионных тетраэдров (Si,Al)O4, принадлежат к числу весьма широко распространенных и важных породообразующих минералов.

Соединения этого подкласса, с химической точки зрения, представляют собой почти исключительно алюмосиликаты, т. е. такие соединения, в кристаллических структурах которых участвуют анионные комплексы, состоящие не только из тетраэдров SiO4, но и из тетраэдров АlO4. При этом число ионов Si4+, замещенных ионами Аl3+, не превышает половины.

Весьма характерно, что в числе катионов, занимающих "полости" в каркасах, принимают участие только катионы, обладающие большими ионными радиусами: Na1+, Са2+, К1+, Ва2+, изредка Cs1+ и Rb1+. Катионы с малым ионным радиусом с характерной для них шестерной координацией - Mg2+, Fe2+, Mn2+, Al3+, Fe3+ и др., которые широко представлены в других подклассах силикатов, в соединениях каркасных силикатов совершенно отсутствуют. Катионы Mg2+, Fe2+, Mn2+, Al3+, Fe3+ и некоторые другие являются хромофорами, т. е. обусловливают окраску минералов. Отсутствие этих катионов в составе каркасных силикатов определяет преимущественно светлую окраску минералов данного подкласса.

Твердость каркасных силикатов в основном колеблется между 5 и 6, т. е. уступает среди силикатов лишь силикатам с изолированными тетраэдрами SiO4 (подкласс «Островные силикаты»). Спайность каркасных силикатов, в отличие от минералов группы кварца, где спайность отсутствует, проявляется от ясной до совершенной по нескольким направлениям. Это объясняется тем, что для минералов группы кварца прочность химических связей Si - О- Si одинакова во всех трех основных направлениях. Во многих кристаллических структурах каркасных силикатов, несмотря на трехмерную связь, в некоторых преимущественных направлениях все же имеет место более тесная упаковка анионных тетраэдров. Так, например, в псевдотетрагонально построенных кристаллических структурах полевых шпатов проявляется спайность по "псевдотетрагональной" призме, в гексагональных структурах нефелина - по "псевдогексагональной" призме и т.п.

Замечательной особенностью минералов цеолитов (входят в число каркасных силикатов, но в данном курсе подробно не рассматриваются) является наличие в цеолитах слабо удерживаемых молекул Н2O. Как при обезвоживании, так и при обводнении кристаллические структуры цеолитов не изменяются. Это определяется существованием в цеолитах"каналов", достаточно свободных для продвижения как молекул воды, так и других веществ. Отсюда берет свое название специфический для подземных вод термин – цеолитная вода. Другой важной химической чертой цеолитов является их способность к обмену различными катионами без изменения кристаллической структуры.

Следует упомянуть о том, что полевые шпаты, входящие в состав каркасных силикатов, и многие цеолиты, являясь сложными химическими соединениями, в структурном отношении приближаются к высоко симметричным кристаллическим структурам. Нарушается общая тенденция, выраженная законом Федорова – Грота – чем сложнее состав вещества, тем ниже, в общем случае, категория симметрии. Для полевых шпатов и цеолитов исключение из закона Федорова – Грота объясняется стремлением этих минералов к двойникованию, причем двойники часто полисинтетические. Симметрия двойников всегда выше симметрии индивидов.

слоистые силикаты: