II. Структури силікатів з кремнієкисневими радикалами безконечних розмірів.

Стрічкові та ланцюжкові силікати – структури з безконечними в одному вимірі ланцюжками або стрічками з тетраедрів [Si0₄]^4--, сполучених вершинами (рис. 6.4, а). Кожен тетраедр у ланцюжкові має два загальних аніона кисню з двома сусідніми тетраедрами та дві вільні валентності, через які катіони металів будуть з'єднувати ланцюжки в решітку.

Мінерали з ланцюжковими та стрічковими кремнієкисневими радикалами складають дуже велику групу.

Приклади ланцюжкових силікатів:

діопсид CaO∙MqO∙2SiO₂ – CaMq[Si₂O₆];

піроксени – мотив [SiO₃]², наприклад, енстатит MgO∙SiO₂ – Mg[SiO₃].

Приклади стрічкових силікатів:

силіманіт Аl₂О₃∙SiO₂ – Al[AlSiO₅];

амфіболи – мотив [Si₄O₁₁]^6-.

Шаруваті силікати – структури з безконечними двомірними шарами з тетраедрів [SiO₄]^4-- зв'язаних трьома своїми вершинами з сусідніми тетраедрами (рис.6.4 б). 3а допомогою однієї вільної валентності, що залишилась у кожного тетраедра, через катіони металів шари з'єднуються між собою.

Прикладами таких структур можуть бути мінерали каолініт, мусковіт, тальк ЗМqО∙4 SiO₂∙Н₂О – Mq₃[Si₄O₁₀](OH)₂.

Каркасні силікати – структури з тримірними безперервними радикалами з кремнієкисневих тетраедрів. Всі 4 аніона кисню у кожного тетраедра є загальними з аніонами кисню чотирьох сусідніх тетраедрів. При цьому вільних валентностей не залишається, тобто такий каркас є валентнонасиченим. Склад радикала виразиться формулою [SiO₂]⁰. Прикладом можуть слугувати різні модифікації кремнезему – SiO₂ (кварц, тридиміт, кристобаліт). Каркасні структури модифікацій SiO₂ не підпорядковуються правилу найщільнішої упаковки і являють собою "пухкі", "ажурні" структури, що вміщують досить крупні порожнини. Якщо в такій структурі чотиривалентний кремній ізоморфнозаміщений тривалентним алюмінієм, то каркас утворений зв'язаними між собою тетраедричними групами [SiO₄]^4-- [AlO₄]^5-, набуває негативний заряд. Для компенсації останнього в порожнинах структури розташовуються катіони лужних і лужноземельних металів. Прикладом можуть слугувати мінерали польових шпатів:

– калієвий (ортоклаз) К₂О∙Al₂О₃∙6SiO₂ – K[AlSi₃O₈];

– натрієвий (альбіт) Na₂О∙Аl₂О₃∙6SiO2 – Na[AlSi₃O₈];

– кальцієвий (анортіт) СаО∙Аl₂О₃∙2SiO₂ – Ca[Al₂Si₂0₈],

– барієвий (цельзіан) ВаО∙Аl₂О₃∙2SiO₂ – Ba[Al₂Si₂0₈].

Сучасна кристалохімічна класифікація відображає взаємозв'язок між хімічним складом, структурою та зовнішньою формою кристалічних речовин. Так, наприклад, мінерали з шаруватою структурою (слюди, тальк тощо) в природі зустрічаються у вигляді пластинчастих, таблитчастих або листуватих кристалів. Голчасті, довгостовпчасті або інші видовжені в одному напрямку кристали (рогові обманки, пироксени, антимоніт та інш.) характерні для структур з лінійно розташованими структурними одиницями (ланцюжкового або стрічкового мотиву).

Структури, що не мають чітко виражених лінійних або шаруватих мотивів (так звані каркасні), кристалізуються у формі більш або менш ізометричних, слабо видовжених в одному напрямку або товстотаблитчастих кристалів, як, наприклад, польові шпати.

Завдання. На моделях структур силікатів визначити:

– структурну формулу;

– мотив, тип структури;

– катіони та аніони поза мотивом, їх координаційні числа;

– наявність чи відсутність ізоморфізму, його тип;

– можливу зовнішню форму кристалічної речовини.

Рис.6.3. Кремнієкисневі радикали безконечних розмірів

а) в одному вимірі (ланцюжки та стрічки); б) удвох вимірах (шари)