Krzemiany - jakie minerały? Główne właściwości i rodzaje krzemianów

Krzemiany są złożonymi substancjami, które są szeroko rozpowszechnione na naszej planecie. Przede wszystkim są one reprezentowane w skorupie ziemskiej, w której, według różnych szacunków, stanowią od 75 do 90% objętości. W przyrodzie istnieją one w postaci minerałów, ale człowiek znalazł sposób, aby uzyskać je sztucznie. Czym są krzemiany? Gdzie są używane i jak się różnią od innych substancji? Wszystko to dowiesz się z naszego artykułu.

Istota i znaczenie słowa "krzemian"

Krzemiany są różnorodnością minerałów w wyglądzie i właściwościach, które są tworzone przez związki krzemionki. Na naszej planecie występują głównie w skorupie, a także w górnej i dolnej części płaszcza. Określenie silikat, którego znaczenie z łaciny jest tłumaczone jako "krzemień", powstało przez analogię do nazwy pierwiastka chemicznego krzem (krzem), który jest koniecznie obecny w każdym krzemianie.

Na świecie istnieje ponad 800 rodzajów tych substancji. Powstają pod wpływem złożonych procesów magmowych, metamorfizmu lub w wyniku wietrzenia i pierwotnych zmian w skałach.

Krzemiany są największą grupą minerałów. Wiele z nich tworzy skały i są ważnymi minerałami. Wiele krzemianów występuje w kompozycji niklu, berylu, litu, cyrkonu, cynku i innych rud metali. Tam często tworzą skałę odpadową, która zwykle nie znajduje praktycznego zastosowania. Większość krzemianów jest wręcz przydatna i jest wykorzystywana w przemyśle, budownictwie, projektowaniu i biżuterii.

Struktura i odmiany

Krzemiany są z reguły substancjami stałymi i ogniotrwałymi. Aby się stopić, muszą być ogrzane do temperatury od 1000 do 2000 stopni Celsjusza. Nie rozkładają się pod działaniem kwasów i zwykle nie rozpuszczają się w wodzie. Wiele z nich jest podatnych na polimorfizm i tworzy dwie lub więcej modyfikacji alotropowych.

Naturalne krzemiany - minerały takie jak glina, azbest, mika, hornblende tytanit, turmalin, granat. Najczęściej są to kwarc i grupa skaleni. Szkło, cement, ceramika, stopione topniki, cegły to także krzemiany, ale charakteryzują się sztucznym pochodzeniem. Wytwarzane są na bazie gliny, piasku kwarcowego, wapienia, sody i innych substancji, poddając je różnym metodom przetwarzania.

Naturalne krzemiany mają złożoną strukturę, która opiera się na różnych odmianach wiązań krzemu i tlenu, do których przyłączone są inne pierwiastki, na przykład Mg, Ca, Al, Fe ^2+, Mn, K, Na, Li, B, Zr, F, H. Ich sieci krystaliczne składają się z czworościanów, gdzie są cztery atomy O na atom Si, w zależności od tego, jak się ze sobą łączą, uwalniają te rodzaje krzemianów:

• wyspa;
• talia;
• przykuty;
• ramka;
• liściaste.

Wyspa

Krzemiany wyspowe są najliczniejszymi przedstawicielami tej klasy. Ich sieci są izolowanymi tetraedrami lub grupami tetraedrów, w których atomy tlenu nie przecinają się lub praktycznie nie przecinają się. Wiązanie między dwoma różnymi tetraedrami (lub dwiema grupami) zachodzi poprzez kationy i nie mogą mieć wspólnych atomów tlenu.

Z reguły są to lekkie lub bezbarwne minerały o gęstej strukturze, dzięki którym mają wysoką gęstość właściwą. Ich skład często obejmuje kationy żelaza, magnezu, toru, aluminium, niobu, manganu i innych metali.

Granat mineralny, akwamaryn, turmalin, topaz, szmaragd, vesuvian, chryzolit - kamienie półszlachetne i szlachetne. Są one gromadzone w kolekcjach muzealnych i wystawowych, wykorzystywane w biżuterii i ozdobnych wyrobach rękodzielniczych. Cegły wykonane są ze zwykłego mineralnego forsterytu. Cyrkon jest stosowany zarówno w biżuterii, jak i do produkcji materiałów ogniotrwałych. Jest również źródłem cyrkonu, hafnu i uranu.

Talia

Atomy krzemianów pasa są ułożone w długie podwójne wstążki izolowanych czworościanów. Ze względu na tę strukturę są one również nazywane "taśmą". Są one mniej gęste niż te wyspowe, ale charakteryzują się jaśniejszym rozszczepieniem.

Jednym z powszechnych przedstawicieli grupy jest hornblende, składające się z glinokrzemianu magnezu, żelaza i wapnia. Należą do nich różne minerały amfibolowe, np. Anthyllite, cummingtonite, grunerite, tremolite.

Przykuty

Gatunek ten obejmuje przedstawicieli dużej grupy piroksenów, takich jak jadeit, enstatyt, augit i egryna. Łańcuchy łańcuchowe mają wiele wspólnego z grupą krzemianów pasmowych. Mają również średnią gęstość i dobrze widoczne cięcie. Ich struktura krystaliczna ma postać czworościanów połączonych ze sobą długimi, ciągłymi łańcuchami. Jednak w przeciwieństwie do krzemianów taśmowych ich łańcuchy nie są podwójne.

Liściaste

Struktura krzemianów w postaci arkuszy jest siatką czworościanów wykonanych z krzemu i tlenu, które naprzemiennie z płaskimi sieciami kationów tworzą warstwy. Ich kolor jest określony przez obecność barwników, bez których są białe lub bezbarwne. Z dwuwartościowym żelazem w kompozycji uzyskują różne odcienie zieleni, z jednowartościowym żelazem, brązowieją, brązowawo zielonkawo-czarną. Mangan sprawia, że ​​są różowe lub liliowe, aluminium pomarańczowe lub czerwonawe.

Warstwowa struktura jest typowa dla talku, azbestu, kaolinitu, murmanu, serpentynu, dla różnych mic, takich jak muskowit, biotyt, lepidolit, flogopit. Są one częścią gliny, gnejsu, margla, pegmatytu, łupka, granitu. Wiele z nich znajduje się w osadowych i magmowych skałach z wietrznej skorupy. Krzemiany warstwowe są stosowane jako dielektryki w przemyśle, a także w budownictwie w postaci smarów, wykończeniowych i ogniotrwałych materiałów budowlanych.

Rama

Atomy krzemianu ramy są ustawione w ciągłe trójwymiarowe grupy, w których każdy atom tlenu należy jednocześnie do dwóch czworościanów. W ich strukturze atomy krzemu są często zastępowane przez aluminium, które przyciąga kationy innych substancji. Zapewnia to ich różnorodność.

Dwie duże grupy minerałów zostały przypisane do krzemianów ramowych: kwarcu i skalenia. Agat, kocie oko, oko sokoła, awenturyn, kwarc różany, chalcedon, kamyczek szlachetny, ametyst, onyks są zaliczane do pierwszych. Do skaleń obejmują kamień księżycowy, ortoklazę, albit, labrador, bitowit, anortyt.

Wiele z nich to półszlachetne kamienie, z których produkuje się biżuterię i pamiątki. W przemyśle są wykorzystywane do produkcji urządzeń optycznych, różnych szkieł i ceramiki. W procesie spawania stosuje się drzewce, a także jako pastę do past do zębów.