Минералогия - Бетехтин А.Г.
Скачать (прямая ссылка):
Следовательно, отношение О : Si в комплексных анионных радикалах силикатов может колебаться в пределах от 4 : 1 до 2 : 1.
3. В зависимости от того, происходит ли сочленение кремнекислородных тетраэдров и каким образом оно происходит, мы будем иметь
различные пространственные формы анионных комплексных радикалов.
Приведем наиболее типические примеры их.
а) Комплексный анион, представлен изолированными тетраэдрами [SiO4]4- (см. фиг. 451 а), удерживаемыми в решетке с помощью катионов других металлов. Общий отрицательный заряд каждой такой группы равен —4 (каждый ион кислорода отдает кремнию лишь половину своего двойного отрицательного заряда). Этот тип структуры широко представлен в ортосиликатах, например в форстерите Mg2[SiO4], цирконе Zr[SiO4J, гранате Ca3Al2[SiO4J3 и т. д.
б) Комплексный анионный радикал представлен изолированными группами [Si2O7]6-, состоящими из двух связанных друг с другом кремнекислородных тетраэдров SiO4 с одной общей вершиной (см. фиг. 451 б). Легко подсчитать, что общий отрицательный заряд этого комплекса равен —6. Кислородный ион, располагающийся в общей вершине, электростатически инертен. Следовательно, активные кислородные ионы, остаточные отрицательные заряды которых в решетке нейтрализуются катионами металлов, располагаются на двух противоположных друг другу концах анионного комплекса (см. фиг. 451 б). Примеры соединений (пиросиликатов), обладающих такими комплексными анионами, немногочисленны (примером может быть тортвейтит — Sc2-[Si2O7]).
в) Комплексный анион состоит из 3, 4, 6 кремнекислородных тетраэдров, связанных друг с другом уже через две общие вершины в замкнутые плоские изолированные кольца (см. фиг. 451 в, г и д). Комплексные анионы в этих случаях представлены соответственно: [Si3Og]6-, [Si4Oi2]8"" и [Si6OiS]12". С полной достоверностью среди силикатов пока установлены первый и третий случаи подобных колец. Общая валентность каждого такого радикала определяется числом наружных кислородных ионов, каждый из которых обладает одной некомпенсированной отрицательной валентностью. Примерами могут служить: бенитоит — BaTi[Si3O9] и берилл — Be3Al2[Si6Oi8]. По прежней классификации соединения данного структурного типа на основании одной лишь химической формулы относили к метасиликатам — R- [SiO3]. Однако в структуре минералов, в противоположность первым двум типам, мы не имеем изолированных групп SiO3, как это отражалось в прежних формулах.
г) Комплексные анионы представлены одномерными непрерывными цепочками связанных друг с другом кремнекислородных тетраэдров. В верхней части фиг. 452 изображена простая одинарная цепочка, в которой каждый тетраэдр связан с соседними тетраэдрами двумя углами с инертными ионами кислорода в них, а два активных кислородных иона в каждом тетраэдре расположены таким образом, что один из них находится над ионом Si, а второй откинут попеременно то в верхнюю, то в нижнюю сторону. Между такими линейно вытянутыми радикалами располагаются катионы металлов.
Как и в предыдущем типе, в каждом кремнекислородном тетраэдре два иона кислорода целиком принадлежат иону Si, а два остальных (инертные) как бы делятся пополам между соседними тетраэдрами. В сумме на каждый ион Si приходится три иона кислорода, из которых два имеют по одной свободной валентности. Таким образом, состав и валентность таких радикалов могут быть выражены в следующем виде: n[Si03]2~, где п означает полимеризацию. Такое строение кислотного радикала характерно для группы пироксенов, относимых к типичным метасиликатам с общей формулой R-[SiO3]. Однако здесь так же,
как и в предыдущем типе кристаллических структур, мы не наблюдаем изолированных групп S1O3*.
В нижней части фиг. 452 приведена двойная цепочка, или, вернее, лента, непрерывно связанных кремнекислородных тетраэдров. Она может быть получена из одинарной цепочки путем ее отражения в плоскости, перпендикулярной к чертежу и параллельной оси цепоч-
Фиг. 452. Типы одномерных непрерывных цепочек кремнекислородных тетраэдров (в двух изображениях — А и Б) Вершины тетраэдров, направленные к наблюдателю, утолщены (Б)
а—одинарная цепочка, б—двойная цепочка (лента)
ки. Такие ленточные сочленения кремнекислородных тетраэдров характерны для группы амфиболов. Нетрудно подсчитать, что состав и валентность таких радикалов в пределах одного периода выражается в виде формулы: [Si4On]6-.
Фиг. 453. Лист кремнекислородных тетраэдров гексагонального строения
Необходимо упомянуть о том, что в кремнекислородных тетраэдрах ¦ион Si иногда частично заменяется ионом Al, находящимся также в окружении четырех ионов кислорода.
* Однако, как для данного комплексного аниона, так и для всех последующих типов сочленения тетраэдров в беспрерывные комплексы в квадратных скобках будем обозначать условную единицу, в данном случае единицу длины, цепочки одного пе-
о
іриода в 5.25 А (см. фиг. 452). Следовательно, формула анионов пироксенов будет выражаться: [Si2Oe].
Встречаются и другие, более сложные виды, представленные особыми цепочками.
