Силикаты и алюмосиликаты

9.6. Силикаты и алюмосиликаты

Земная кора на 75 % (по массе) состоит из силикатов, число которых составляет почти треть от всех известных к настоящему времени минералов. Силикаты являются важнейшими породообразующими минералами. В природе Si находится всегда только в соединении с кислородом (муассонит, SiC, встречающийся в метеоритах, является единствен­ным исключением из этого правила). Четырехвалентный катион Si⁴⁺ окружен четырьмя анионами кислорода, расположенными по вершинам тетраэдра, что дает группу [SiO]^4-, сочленяющуюся с соседними группами только через вершины тетраэдра. Особенности мотивов сочленения силовых тетраэдров [SiO]^4- в пространстве положены в основу классификации силикатов.

В алюмосиликатах часть позиций Si⁴⁺  в центрах силовых тетраэдров занимает Al³⁺ ионный радиус которого (0,045 нм) близок к ионному радиусу Si⁴⁺ (0,039 нм). Электронейтральность системы обеспечи­вается катионами металлов, располагающимися, как впрочем и Si⁴⁺ , Al³⁺ и О^2- по одной из 14 элементарных решеток Бравэ (геометрический мотив структуры сложных кристаллических решеток силикатов).

С химической точки зрения силикаты являются солями кремние­вых кислот и делятся на водные и безводные. Большая часть сили­катов имеет магматическое или гидротермальное происхождение. Силикаты являются важнейшими составляющими горных пород .

Для большинства силикатов характерны: стеклянный блеск, небольшие плотности, высокие твердости. От карбонатов они легко отличаются по отсутствию реакции с HCl.

Физические свойства силикатов в значительной мере обусловли­ваются особенностями их кристаллических решеток. Так, кристаллы силикатов с изолированными тетраэдрами обычно изометричны, крис­таллы силикатов с одинарными (пироксены) и сдвоенными (амфиболы) цепочками тетраэдров имеют столбчатый, шестоватый, игольчатый облик. Силикаты с листами из тетраэдров имеют соответственно чешуйчатый, листоватый облик. Наконец, силикаты с трехмерными каркасами из тетраэдров характеризуются спайностью по несколь­ким направлениям (шпаты).

Используются в керамическом и огнеупорном производствах, в строительстве, в электротехнике (слюды). В железных рудах силикаты являются пустой породой и в доменных печах переходят в основном в шлак. На обогатительных фабриках после измельчения руды до (-0,074 мм) на магнитных сепараторах отделяют большую часть сили­катов в хвосты, направляя рудный минерал - магнетит - в концентрат, используемый затем металлургами.

Силикаты с изолированными тетраэдрами [SiO₄]^4-. Оливин, (Mn, Fe)₂SiO₄. Название по цвету плодов оливкового дерева, Сино­ним: перидот. Прозрачная драгоценная разновидность называется хризолитом. Широко распространен в природе как составляющая ультраосновных магматических пород. Обычно в виде зернистых агрегатов. Характерны: зеленовато-желтый цвет, стеклян­ный блеск и неровный излом. Применяется в камнелитейном произ­водстве. Иногда добавляется к очень богатым концентратам обогащения железных руд для улучшения свойств связки в окатышах и агломерате и разжижения доменных шлаков.

Рекомендуемые материалы

Топаз, Al₂[SiO₄](F, OH)₂. Название дано по острову Топазос в Крас­ном море, где добывали в древности этот минерал. Встречается в виде призматических кристаллов с вертикальной штриховкой (отличие от кварца, для которого характерна поперечная штриховка граней гекса-гональной призмы). Характерны высокая твердость (8), совершенная спайность. В большинстве случаев желтого цвета. Используется в ювелирном деле.

Дистен, Al₂[SiO₄]O. Название от греч. - "двоякосопротивляющийся". Имеется в виду сильная анизотропия минерала по твердости (вдоль удлинения столбчатых кристаллов - 4,5, в поперечном направлении -до 7). Легко распознается по голубой и синей окраске (второе наз­вание минерала - кианит - связано с его синим цветом).

Биотит. Название в честь франц. физика Био (1774 - 1862 гг.), чер­ная слюда. При выветривании из биотита вымываются водой Fe, К, F и происходит его насыщение молекулами воды с образованием желто-бурого вермикулита. Молекулярная вода располагается между лис­точками этой слюды; при нагревании водяные пары раздвигают лис­ты с огромным увеличением объема слюды в направлении, перпен­дикулярном плоскостям листочков слюды. При этом образуются черве­образные движущиеся пакеты слюды ("вермикулос" - греч. - чер­вячок). Флогопит - слюда желтовато-бурого, огненного цвета (от греч. "флогопос" - огнеподобный) близок по составу к биотиту.

Тальк. Старинное арабское название минерала. Характерны бледно-зеленые, серо-белые листоватые, чешуйчатые жирные наощупь агре­гаты или плотные массы (стеатит). В отличие от талька у мусковита листочки упругие, гибкие. Используется как теплоизоляционный ма­териал при футеровке металлургических печей.

Серпентин (лат. "змеевидный"). Синоним: змеевик. Пятнистая поверхность минерала напоминает змеиную кожу. Разновидности: плотный, полупрозрачный благородный змеевик (офит), листоватый чешуйчатый (антигорит), волокнистый хризотил-асбест (горный лен) имеют состав одинаковый с серпентином.

Мусковит. Название от итальянского названия Москвы - "муска" (слюда из Москвы вывозилась в Европу и ее листы вставлялись в окна под названием "Московское стекло"). Бесцветен. Разновидности: ярко-зеленая - фуксит, фиолетовая - лепидолит, шелковистая - се­рицит. Используется в качестве диэлектрика в электротехнике, а также в строительном деле и в химической промышленности. Вставляется в окна и гляделки металлургических печей, используется в качестве теплоизоляции.

Лекция "10 Особенности клинических проявлений и диагностики взрывных повреждений у пострадавших" также может быть Вам полезна.

Полевые шпаты составляют ~ 50 % (по массе) земной коры. Это важнейшие породообразующие минералы. По величине угла между двумя системами спайности полевые шпаты делятся на плагиоклазы (греч. "косораскалывающиеся") и ортоклазы (греч. "прямораскалывающиеся"). Плагиоклазы представлены непрерывным рядом твер­дых растворов от альбита Na[AlSi₃O₈] (от греч. "белый") до анортита (от греч. "косой"). Промежуточный член этого ряда - Лабрадор - кра­сивый отделочный камень темно-серого цвета с синими отливами на плоскостях спайности. Другие члены ряда различаются между собой с трудом. Все они белые, светлые или серые, с твердостью 6 - 6,5 и углами между системами спайности от 86° до 86°30'.

Ортоклаз, KАl[Si₃O₈] (монокл.) отличается от серо-белых плагио­клазов углом 90° между системами спайности и желто-буро-красно­ватой окраской. Микроклин с той же химической формулой, но с триклинной решеткой, отличается от ортоклаза лишь меньшим углом между системами спайности (89°40', греч. "незначительно отклонен­ный"). Разновидность микроклина - амазонский камень (амазонит) - окрашен в зеленый цвет катионами дважды ионизированного цезия.

Нефелин, NaAlSiO₄ (в крепких кислотах дает облаковидный кремне­зем; ("нефели" - греч. - облако). Диагностируется по серовато-крас­новатой окраске и жирному блеску поверхности. Нефелин может быть использован в качестве сырья при производстве глинозема и алюминия.

Лейцит, K[AlSi₂O₆]. Название от греч. "лейкос" - светлый. Легко узнается по весьма характерной форме бесцветных, серых кристал­лов, обычно вкрапленных в нефелин и щелочные пироксены в виде тетрагонтриоктаэдров.

Скаполит. Название от греч. "скапос" - столб, "литоc" - камень (имеется в виду призматический, вытянутый столбчатый облик крис­таллов). От похожих светлых полевых шпатов отличается явно тетрагональной формой кристаллов и меньшей твердостью.

Лазурит. Название по ярко синей окраске минерала. Синоним: ляпис-лазурь. Легко распознается по окраске. Ценный поделочный камень.