Krzemian - Polski Serwis Naukowy

Są najliczniejszymi przedstawicielami minerałów:

ponad 90% skał tworzących skorupę ziemską to krzemiany (60% stanowią skalenie, 12% kwarc, 15% oliwiny, pirokseny i amfibole, a 3% to miki i inne krzemiany).

pozostałe 10% stanowi reszta minerałów – przeważnie tlenki (4%), oraz węglany (3%).

Krzemiany są popularnymi minerałami skałotwórczymi.

Oliwiny – grupa minerałów zaliczana do krzemianów. Mają zazwyczaj barwę zieloną w odcieniach, ale też brązową, czarną a wyjątkowo są białe lub bezbarwne.

Prehnit - nazwa pochodzi od nazwiska holenderskiego pułkownika H. von Prehna, który przywiózł go z Przylądka Dobrej Nadziei do Europy w 1773 r. (A.G. Werner, 1790 r.)

W przyrodzie występuje około 500 rodzajów krzemianów, z których 40 to minerały bardzo pospolite. Pozostałe spotykane są rzadko. Krzemiany stanowią około 25% wszystkich znanych rodzajów minerałów.

Budowa

Czworościan SiO4

Budowa SiO4. Czerwone kulki - atomy tlenu; szara kulka - atom krzemu

Podwójny łańcuch czworościanów SiO4 charakterystyczny dla azbestu

Głównym motywem strukturalnym krzemianów są czworościany zbudowane z krzemu znajdującego się w środku i otoczonego czterema atomami tlenu umieszczonymi na wierzchołkach.

Wezuwian (nazywany także: Idokrazem) – minerał z gromady krzemianów, należy do minerałów szeroko rozpowszechnionych, występuje w bardzo wielu regionach Ziemi.

Krzemiany warstwowe – rodzaj krzemianów. Głównym motywem strukturalnym krzemianów jest czworościan z jednym atomem krzemu w centrum i czterema atomami tlenu na wierzchołkach. Czworościany mogą występować pojedynczo lub łączą się ze sobą, mając wspólny jeden lub więcej atomów tlenu. W krzemianach warstwowych czworościany połączone ze sobą dwukierunkowo tworzą warstwy. Siły wiązań między warstwami są bardzo słabe, dzięki czemu minerały tej grupy wykazują bardzo wyraźną łupliwość (miki). W strukturze tego typu występują liczne luki międzywarstwowe, pozwalające na przyłączenie grup anionowych i cząsteczek wody, które powodują uwodnienie (minerały ilaste). W tej grupie mają miejsce liczne podstawienia izomorficzne, dzięki czemu powstają różne szeregi. Wzory chemiczne tych minerałów są bardzo skomplikowane i zależą od proporcji, w jakiej glin zastępuje krzem, oraz od ilości luk międzywarstwowych.

We wszystkich krzemianach są stałe grupy krzemotlenowe [SiO4] utworzone przez małe atomy krzemu i duże atomy tlenu. Grupa ta ma silne wiązania, co daje jej dużą stabilność. Owe grupy stanowią zasadniczy składnik budowy krzemianów.

Drugą cechą charakterystyczną krzemianów jest możliwość zastępowania w ich sieciach krystalicznych atomów krzemu przez atomy glinu. Takie krzemiany noszą nazwę glinokrzemianów. Glin dzięki swemu promieniowi jonowemu, może zastępować diadochowo krzem w środku czworościanu, a zarazem zachowując się jak kation, łączyć wiązaniami jonowymi tak jak inne metale.

Czworościany utworzone przez grupę [SiO4]mogą łączyć się narożami, mając jeden, dwa, trzy lub cztery wspólne atomy tlenu, zależnie od tego, czy łączą się z jednym, dwoma, trzema czy czterema czworościanami (w taki sposób, że dwie grupy mają wspólny tylko jeden atom tlenu. Powstają w ten sposób łańcuchy, które wiążą kationy metali przez zneutralizowanie ładunków elektrycznych.

Sole - związki chemiczne powstałe w wyniku całkowitego lub częściowego zastąpienia w kwasach atomów wodoru innymi atomami, bądź grupami o właściwościach elektrofilowych, np. kationy metali, jony amonowe i inne postaci XR4+ (gdzie X = {N, P, As, ...}, R - dowolna grupa organiczna) itp. Sole znalazły liczne zastosowania jako nawozy sztuczne, w budownictwie, komunikacji, przemyśle spożywczym i wielu innych. Sole występują w przyrodzie, jako minerały lub w organizmach żywych w roztworach płynów ustrojowych.

Petrografia – (od greckiego πέτρα (petra) - skała i γράφω (graphō) - pisać) nauka o skałach, zajmująca się składem i właściwościami fizycznymi i chemicznymi skał. Uważana za fizjografię skał.

Z kolei kationy, w zależności od rozmiarów jonów, mają zdolność wzajemnego zastępowania się, tworząc szeregi izomorficzne.

Złożoność struktur tetraedrycznych zależy głównie od temperatury, w jakiej powstaje minerał. W wysokiej temperaturze tworzą się izolowane czworościany (oliwiny) lub krótkie łańcuchy. W miarę spadku temperatury układ ten komplikuje się, tworząc w końcu trójwymiarowy szkielet (kwarc).

Granaty – grupa minerałów zaliczana do gromady krzemianów. Ich nazwa pochodzi od łacińskiego słowa granatus = granat, owoc granatu, co wskazuje na podobieństwo kamieni do ziaren owocu granatu.

Andaluzyt - rzadki minerał należący do grupy krzemianów. Jego nazwa pochodzi od Andaluzji (Hiszpania), gdzie po raz pierwszy minerał ten znaleziono (Delametherie 1789 r.).