Н.С. Зефиров - Химическая энциклопедия, том 4 (1110091), страница 226
Текст из файла (страница 226)
Я., Силлкатлыс красить М, 1968, Айлср Р., Хими» крсмлсзсма, лср с алгл., М, 1982; Агафоиоа Г. И., Бсзгузикоза И.А., Иико Э.Ф., Силикатлыс лакокрасотлыс мазсриаты, М., 1989. и. В. Ко.юс аь и . СИЛИКАТЫ, соли крвмииевьгх лислогн. Роль катионов в С. играют пренм. элементы 2-го, 3-го н 4-го периодов пернодич. системы.
В природе шяроко представлены в виде минералов, входят в состав большинства горньгх пород, слагающих осн. часть земной коры (ок. 754Ас от ее общей массы), верхней и нижней мантии. Главнейшие минералы земной коры — полевошпатовые алюмвгилииитаг (55ога, см. Полевые зилаты), раэл. классы ортоэ мета- и диметаснллкатов (15%), кварц (!2'А, см. Кремния диокгид), слюды [34А). С. составляют минер. основу почв: кварцевый песок, первичные и мстаморфизованные сланцы, глины и др.
осадочные породы. Встречаются в лунном грунте — клинопироксеновые базальты, в ннкелисто-железистых каменных метеоритах — оливины, пироксены„плагноклазы, кварц н др. Атомы 81 в кремнекислородных аннонах м, б, нзоморфно замещены (см. ниже) атомами А1, В, Ве н др., в соответствии с чем различают алюмо-, бора-, берилло- и др. снликаты.
Крвсталлохнмическан систематика С. По хнм. природе С. н в особенноспг С. сложного состава и строения (в т.ч. цементные гидроснлнкаты, неолиты, С. с добавочными анионамн и комплексньпын катионами) относятся к типичным гетеродесмич. соединениям, в к-рых реализуются одновременно разл. типы хнм. связи-ионная, ковалентная, ионно-ковалентная, координационная, водородная и др. многоцентровые связи. Структурная классификация С. базируется на рентгеноструктурных расшифровках крнсталлич.
строения важнейших породообразующнх силнхатных минералов (преим. с мелкими катионами Ве, М8, А1, 288 Ре, отчасти )ь(а н К), выполненных начиная с кон. 20-х гг. У, Брэггом, Л. Полингом, Нарви Сабо. В основу структурной систематики С. (Брэгг, Ф. Махачкн) было положено строение анионпых группировок — способ сочленения между собой элементарньзх звеньев-правильных крсмнекнслородных тетраэдров 8(О4 (рис. 1) в анионные радикалы конечных йазмеров или же в бесконечные одно-, двух- н трехмерные группировки. С 1950 в рентгеноструктурньгх исследованиях преим, школы Н. В.
Белова бьши расшифрованы мн. крнсталлнч. структуры С. и нх неорг. аналогов с крупными катионами На, К, Са, Ва, РЗЭ н др. В основе систематики кремнекислородных группировок по Брэггу лежит размерное соответствие ребер тетраэдров Я(О4 н октаздров МВО,. По Белову для кристаллохимии С. хараитерно сгерич. соответствие О 02Ббкл (у ребра октаэдра СаО с расстоянием мсхгду вершинами днортоГруппы 812 О6 . Это наиб.
на- глядно идлюстрнруется сочлене- 343 СИЛИКАТЫ пнем кремнекислородных цепочек с октаэдрич. колонками Са- и Мй-октаздров в структурах пироксена энстатнта Мьт(Я2О ) (рис. 2, а) и пнроксенонда волластонита Са,(йзОв). (Рис. 2, 6). Для кристаллохимии С. по Белову определяющим критерием конструирования или формирования типа кристаллич. структуры С.
и их неорг. аналогов явился прившш «прнспасобляемостюу кремнекислородвых анионных группировок к существенно более крупным полиздрам катионов. При классификации С. выделяют элементарное звено, участвующее в построении кремнекислородного анионного каркаса,-орто-, диорто- и триортогруппы ~(з Ого каждый из к-рых с соседними имеет по две мостиковые связи. Данный структурный тип метасиликатов охватывает большую группу породообразующих минералов и их синтетич. аналогов, моноклинных и ромбич. пироксенов и пирон«онежцев широкого диапазона составов: энсгатит Рис. 2. Элемснтврные хрсышхнслорош<ые еднпппм — ортогрулпм жО в структуре Мб-пирохсено спсготлтс Ро) и дноргогруппы жсО в Гл-пврохссноида воллястаиите (б) В целом С.
могут быть подразделены на два класса. соединения с конечнымв размерами кремнекислородных группировок (островяые структуры) и с бесконечнььми повторениями кремнекнслородных тетраэдров при самых разл. способах их сочленения (полимерные, или конденсир., структуры). Причем аннонный остов кристаллич. Решетки, нарушу с кремнекислородными анионами, может включать и д~полнит.
анис~-О~, ОН, СГ, Е, СО2, БО' и нек-рые др. Островные С, делятся иа соед. с одиночнымн кремнекислородными тетраэдрами-ортосиликаты (рис. 3, а) и со сдвоенными тетраэдрами-диортосиликаты (рис. 3, 6). К таким С, относятся олививы (Мзяре)25(О4, цнркон ЕгЯО4, гранаты МЗМ~х(ЯО4)„где М' = МВ Са, Ре(П), Мп(П), Мш = А!, Рс(П(), Сг(111), У(П1) и др. Соед. со сдвоеннымн тетраэдрами — минералы группы тортвейтнта бсх Ях От, мелилита и обширный класс пиросиликатов РЗЗ (рис. 3, 6). По сравнению с орто- и диортосиликатами значительно менее распространены С. с открытыми линейными три- и тетраортогруппамв, напр.
киноит Спи Сах Яз Ою 2Н2О. Среди природных и искусственных С, широко распространены соед. с цнклнч. (замкнутымн) крсмнекислородными группировками нз трех; четырех-, шестизвенных (рис. 3, в, г, <)) и более сложных (восьмиэ девяти-, дненадцатнчлснных) колец. К данной группе островных метасилнкатов относится, напр., псевдоводластоннт а-Са,Я,Ов (рис. 3, и). В берилле Ве,А12ЯоО,в реализуется шесгнчленный кольцевой анион (рис. 3, <)) с двумя моствковыми Я--Π— Я связями, приходицимися на каждый тетраэдр, как и в др. циклнч. апионах. Известны кристаллич.
струхтуры островных С,со сдвоенными, конденсированными <щвухэтах<ными» трех-, четырехи шестпзвенными кольцевымц анионами. Напр., в минерале эканите П)К(Са, Ха), Ян Ом реализуется сдвоенный чстырехзвенный кольцевой аннов. Аналогичный кремнекислородный авион обнаружен в С.
с комплексными катнониымн группировками, напр. тетраметнламмониевыми в соед. (Х(СНз)4)вЯиОхо. Сдвоенное «двухэтажное» шестизвениое кольцо обнаружейо й родственном бериллу С, миларнте К(Ве,А1)Са,й,хО . В «двухэтажных» циклнч. крел<некислородных групйировках число мостиковых связей на каждый тщрвэдр повышается соотв. до трех. Для мн. сложных по составу островных С.
характерно сочетание в виновном остове одновременно нсск. разл. кремнскнслородных группировок, чаще всего орто- н днортогрупп. Класс полимерных, или конденсированных, С. подразделяют ьта 4 подкласса. 1) Цепочечные С. с бесконечиымн цепочками из одиночных кремнекислородных тетраэдров, 675 Риг. 3. Пршзебпгие твпм <«тронных ирсмнсинслородвых яшшввмх грумы)п» иои: а-хю, б-жхО„е-псое, г-ж,О,х, д-а<еО,е. (Мйре) (ЯхО ), диопсид СаМй(Я2Ое), спопумен Ь!А1(бхлО ), волластонвт В-Саз(Я,О„, родовит СаМпс(5(,О< ) и мн.
др. представители йироксен-пнрокссиоидвых С. (Рис. 4) с периодом повторяемости из 2, 3, 5 кремнекислородных тетраэдров н более вдоль оси цепочки. а рис. 4. Вшсиейвие шпы яремнсспслородвмх вело«с«выл свнанвых грушшро. вох рла Белову): о -мегягсрмлияпгхя, б-пнрохсевовея, с-бятнсвтовяя, г -волхве онвтовся, д — влесови<овяя, с — мслшштовея, лс-родом<гавел, У-пироссмянгитовля, я-хшвфосф<ынля, «-фторобсрнлвлтися, л-бсрвлитавля. 676 Рнс.
5. Конденсвпвв ппраксавошм кремнекнелоралнзп канонов в маточные двукредные емфиболовые (а), трекрвдные емфвбазопадобвме (б), словстые твлзкавые в блвзкие нм авионы (4). Рио б, Птр)чтурна-гомалогпческна ред кремнекнслоролвык зннонныз группи- ровок ксоватлнте (а) н забермарнте (б); еоллзаз онпз-а«рз с 4,г, 2) С. с ленточными кремнекислородными анионами из двух-, трех- и «-рядных цепочек, сконденсированных между собой по боковым связгм перпендикулярно цепочке (рис.
5). В прироле наиб. распространены в данном подклассе в-в амфпболовые н амфиболоподобные асбесты-волокнистые С. с двухрадными ленточными анионами, важнейшие представители — минералы тремолит СазМ8,(ЯеОз )(ОН)7 и роговые обманки (Ха,Са)з(М8А!)5(А!,бз)зОэз(ОН)з. Ленточный авион цемент- 677 СИЛИКАТЫ 343 ного минерала ксонотлита Сае(ЯеОы)(ОН), (рнш 6, л)- продукта конденсации волластоннтовйх цепочек (рис. 2,6 или 4, г)-состоит из восъмичленных колец, в отличие от шестизвенных гексагон.
колец амфиболовых лент (рис. 5,«, 6, 7). 3) С, с двухмерными слоистыми или листовыми анионами характеризуются широким разнообразием возможных сочленений кремнекислородных тетраэдров в правильные или же в низкосимметричные шести-, четырех- и восьмичленные кольца с тетрагон. и ромбич. симметрией слоя, восьми-, шести- и четырехчленные кольца, воедино связанные в слоистом анионе, и т.д. (рис.
5, в, 6, 6). Рве. 7, Ввшшаппее твп» левточнык кремнекишшраднык группировок (по Белову)' а-снллвмеивтаее», емфнбалшше — см. Рис 5, а, ксанатлитоеев-см. рнс б,а; б-эшзкаанмншмш е-аргаклезаеек, г-версврсукпгавач д-фглекптоэе» при омеге ческел; е- заклеет ее» пик руст прозвенел.
В прир. -слоистых С, группы слюд (мускоаит КА)з((А)5!зОзо)(ОНЦ, биотит К(М8, Гек)ДАБ)зОтоКОН)Д тальк М8, 1(814Озо)(ОН)з1, пирофиллит и др.), глнннстых минералов (каолинита А!4(Б!4Оза)(ОН)в и др.) кремнекислородные сетчатые анйоны образованы правильнымн шестичленными кольцами из тетраздров ЙО4. Эти сетки являются продуктом коцценсапни пироксеновых или же амфиболовых лент (рнс. 5). Строение слоистых С. предопределяет их отчетливую спайность по базальной плоскости (параллельно сяоим), наиб. отчетливо проявляющуюся в слюдах (рис. 8). У)ри конденсации в плоскости волластоннтовых цепочек (ЯзО,) (рис. 2,6 или 4гг) или же ксонотлитовых лент (ЯеО,„) (рис. 6, а) образуются тетрагон, тоберморитовые сетки Са,(Я,О,е)(ОН],.4НэО (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
