double arrow

Наиболее распространенные ряды изовалентного изоморфизма в силикатах


Ряды Элементы
Одновалентные K, Na, Rb, Cs
Двухвалентные Mg, Ni, Fe, Mn, Ca
Трехвалентные Al, Fe
Четырехвалентные Ti, Zr, Hf

Гетеровалентный изоморфизм происходит с соответствующей компенсацией валентности:

3Mg+2 ↔ 2Al+3; Si+4 ↔ Al+3 + Na+1

Подкласс каркасных силикатов

Минералы подкласса очень распространены и большинство из них – важнейшие породообразующие минералы. Больше половины минералов подкласса представляют собой алюмосиликаты, в которых часть (менее половины) Si+4 замещается Al+3 с общей формулой (AlmSin-mO2n)-m , а m≤n/2. При этом каждый атом кислорода является общим для 2 тетраэдров. В этом случае равновесие в кристаллической структуре достигается связью с дополнительным катионом металла, например – альбит (NaAlSi3O8). Обычно в каркасах алюмосиликатов наблюдаются пустоты (они напоминают пчелиные соты), где размещаются катионы K, Na, Ca, Ba, анионы Cl, OH, SO4 и др., молекулы воды и кислотные радикалы (NaCl, CaCO3 и др.), например – содалит, канкринит (образующие разновидность твердого раствора - структуры внедрения).

В том случае, когда пустоты достигают значительных размеров и линейно прослеживаются сквозь всю кристаллическую решетку образуется структура названная по названию одного из отделов подкласса – структура «типа цеолитов».




Характерные особенности каркасных силикатов:

1. Низкие плотность (средняя – 2,5), показатель преломления и двупреломления,

2. Средняя твердость (средняя – 5-6),

3. Светлая окраска,

4. Частое двойникование

5. Широкое развитие полиморфизма

Классификация:

Отдел силикатов и алюмосиликатов без добавочных анионов и воды.

Группа кварца

Группа полевых шпатов

Группа фельдшпатоидов

Отдел алюмосиликатов с добавочными анионами

Группа скаполита

Отдел алюмосиликатов содержащих воду (цеолитов)

Группа натролита

Группа шабазита

Группа гейландита – филлипсита

Характерной особенностью минералов отдела цеолитов является способность к ионному обмену путем диффузии между ионнами находящимися в свободной («цеолитной») воде. Отличительной особенностью «цеолитной» воды является то, что минерал легко может ее отдавать не изменяя своей структуры (в отличии от кристаллизационной). Обезвоженные цеолиты могут поглощать не только воду, но различные органические вещества.

Подкласс силикатов с изолированными тетраэдрами и группами тетраэдров SiO4 (островные орто- и диортосиликаты)

В основу структуры минералов подкласса образуют либо отдельные тетраэдры SiO4 (ортосиликаты) либо отдельные комплексы из двух тетраэдров, соединенных общей вершиной (диортосиликаты).

Характерные особенности минералов подкласса:



1. Высокая плотность (> 3).

2. Твердость и кислотоустойчивость повышаются с увеличением содержания Al и Be.

3. Разлагаются в кислотах с образованием студнеобразной SiO2.

4. Высокое светопреломление.

5. Наличие Fe и близких к нему элементов приводит к интенсивной окраски минералов.

Классификация:

Отдел ортосиликатов без добавочных анионов

Группа оливина

Группа фенакита

Группа граната

Группа циркона

Отдел ортосиликатов с добавочным О2-

Группа сфена

Группа андалузита

Отдел орто- и диортосиликатов с добавочными (OH)-1 и F-1

Группа ставролита

Группа топаза

Группа везувиана

Группа эпидота

Группа каламина

Подкласс силикатов с кольцевыми анионными радикалами (кольцевые мета- и диметасиликаты)

Структуру минералов подкласса образуют кольца из кремнекислородных тетраэдров с общими вершинами. По своим свойствам они занимают промежуточное положение между ортосиликатами и алюмосиликатами.

Характерные особенности:

1. Часты окрашенные и плеохроирующие разности.

2. При разложении в соляной кислоте выделяют порошковатый осадок SiO2.

Классификация:

Отдел метасиликатов без добавочных анионов

Группа кордиерита

Отдел метасиликатов с добавочными анионами

Группа турмалина

Группа эвдиалита

Группа диоптаза

Подкласс силикатов цепочечного строения (цепочечные мета- и диметасиликаты)

Цепочечные силикаты являются солями метакремниевой кислоты H2SiO3. Радикалом является «бесконечная» цепочка [SiO3]-2 (при этом тетраэдры последовательно расположенные в цепочке связаны общей вершиной и если такую цепочку изобразить в плоскости параллельной ее оси, то получим ленту из звеньев, каждое из которых представляет собой шестерное кольцо тетраэдров) в пироксенах и [Si4O11]-6 в амфиболах (по существу, мотивом структуры является сдвоенная «пироксеновая» лента). Основные типы цепочечных форм с одинарными анионными цепочками: пироксеновая (единичное звено Si2O6-4), пироксеноидная (синоним – волластонитовая) (единичное звено Si3O9-6), родонитовая (единичное звено Si5O15-10) и пироксмангитовая (единичное звено Si7O21-14).



Пироксены делятся на две группы: ромбические и моноклинные. Общая формула ромбических пироксенов – (Mg,Fe)2Si2O6, изменяющаяся от крайнего магниевого минерала – энстатита (Mg2Si2O6), до крайнего железистого – гиперстена (Fe2Si2O6). По химическому составу моноклинные пироксены делятся на три группы:

1. Не содержащие глинозем

2. Содержащие глинозем

3. Содержащие щелочные элементы.

Различают по периоду повторяемости следующие основные типы цепочечных форм с двойными анионными цепочками:

1. Силиманитовая (период в 1 кремнекисородный тетраэдр)

2. Амфиболовая (период в 2 кремнекисородных тетраэдра)

3. Ксонотлитовая (период в 3 кремнекисородный тетраэдр).

Наиболее распространенным является амфиболовый тип цепочки.

Характерные особенности

1. Минералы кристаллизуются в низших сингониях.

2. Плотность 2,9 – 3,6 г/см3.

Классификация:

Отдел силикатов с одинарными анионными цепочками

Группа пироксенов

Группа волластонита – родонита (пироксеноидов)

Отдел силикатов с двойными анионными цепочками

Группа амфиболов

Подгруппа ромбических амфиболов

Подгруппа моноклинных амфиболов

Группа сепиолита – палыгорскита

Характерные особенности


Для пироксенов

1. Угол между плоскостями спайности около 93°.

2. Кристаллы обычно коротко-призматические.

3. Слабо окрашены и слабо плеохроируют.

4. В приповерхностных условиях переходят в амфиболы.

5. Образуются на больших глубинах при высоких давлениях и температуре.

6. Метасиликаты Mg и Fe образуются только при избытке Si и недостатке щелочей и глинозема.

7. Часто содержат в виде твердого раствора глинозем, окиси железа и натрия.

Для амфиболов

1. Угол между плоскостями спайности около 124°.

2. Кристаллы обычно длинно-призматические, до игольчатых.

3. Интенсивно окрашены и плеохроируют.

4. В приповерхностных условиях переходят в хлориты (после переплавления – в пироксены)

5. Образуются на малых глубинах при небольшом давлении и температуре.

6. Часто содержат в своем составе (OH)-1, F-1 и дополнительные ионы О-2.



Подкласс силикатов с непрерывными слоями тетраэдров (слоистые диметасиликаты)

Структура слоистых диметасиликатов состоит из кремнекислородных листов, состоящих из кремнекислородных тетраэдров. Анионная часть их представлена [Si2O5](OH) образующим шестерные кольца составляющие листы. В радикале часто около половины атомов Si замещается Al. Такие минералы относят к алюмосиликатам. При этом электростатическое равновесие достигается появлением добавочного иона (чаще всего калия), с помощью которого объединяются отдельные пакеты. В случае отсутствии замены Si – Al отдельные пакеты связаны между собой за счет ван-дер-вальсовских сил. Это приводит к образованию тонкодисперсных агрегатов минералов с весьма совершенной спайностью способных адсорбировать воду и др. соединения. Пакеты бывают 2 типов – двухслойные и трехслойные.

Характерные особенности

1. Совершенная и весьма совершенная (преобладает) спайность (исключение – датолит) параллельная плоскостям плоских сеток кристаллической рещетки.

2. Низкая плотность и показатель преломления.

3. С увеличением содержания ОН показатель преломления уменьшается.

4. Цвет минералов светлых оттенков, ярко выражен плеохроизм.

5. Низкая твердость (<4), причем с увеличением содержания калия твердость возрастает.

6. Образуются при средних и низких температурах, часто встречаются в коллоидных образованиях.

Классификация

Отдел силикатов с однослойными пакетами

Группа датолита

Отдел силикатов с двухслойными пакетами

Группа каолина

Группа серпентина

Отдел силикатов с трехслойными пакетами

Группа талька – пирофиллита

Группа слюд

Группа астрофиллита

Группа хрупких слюд

Группа вермикулита

Группа гидрослюд

Группа монтмориллонита

Отдел силикатов с четырехслойными пакетами

Группа хлорита

Отдел аморфных минералов, близких к слоистым силикатам.

Группа аллофана (m Al2O3 x nSiO2 x pH2O)

Класс боратов

К классу относятся более 80 минералов – солей борных кислот. Главными катионами, входящими в состав боратов, являются Mg, Ca и Na. В составе класса резко преобладают соединения содержащие только один какой-либо катион, и соединения содержащие в своем составе воду. Бор может находится одновременно и в тройной и четверной координации, а вода имеет цеолитный характер. Наиболее распространены островные и цепочечные бораты и только некоторые имеют каркасную и слоистую структуры.

Минералы класса кристаллизуются главным образом в моноклинной и ромбической сингониях, реже – в триклинной.

Характерные особенности

1. Близость физических свойств минералов.

2. Прозрачность в тонких сколах.

3. Стеклянный блеск.

4. Малая плотность (от 1,7-3,0 для боратов Na, Ca и Mg содержащих воду или ОН до 3,0-4,7 у безводных боратов Fe и Mn)

5. Низкий показатель преломления (от 1,47 у наиболее водных до 1,67 у безводных)

6. Низкая твердость (средняя 4, изменяется от 1 до 7-8)

7. Большинство бесцветны или имеют белый цвет.

Классификация

Подкласс каркасных боратов

Группа борацита

Подкласс островных боратов

Группа людвигита

Группа ашарита

Группа буры

Группа иньоита

Подкласс цепочечных боратов

Группа боронатрокальцита

Группа гидроборацита

Группа колеманита

Подкласс слоистых боратов

Группа сассолина

Класс фосфатов и их аналогов

К классу относятся около 300 минералов – солей фосфорной, ванадиевой и мышьяковой кислот. Собственно фосфаты представлены преимущественно солями Fe, Al, Ca, Mn, U и Na, а их аналоги – арсенаты и ванадаты солями Ca, Cu, U, Al, Pb и Mn. В классе широко представлены минералы содержащие воду (в том числе и цеолитную) и анионы ОН, F и Cl. В целом, явления изоморфизма ограничены, совершенный изоморфизм характерен для Mn – Fe, Mg – Mn, Al – Fe, OH – F, а в ионных радикалах P+5 – V+5 – As+5. Основой структуры минералов класса являются тетраэдрические радикалы [PO4]-3, [AsO4]-3 и [VO4]-3 связанные между собой катионами, находящимися в шестерной координации. В ванадатах в составе ванадий кислородных радикалов в подчиненном количестве могут наблюдаться [VO3], [VO5], [V2O7], [V2O8] и [VO6].

Характерные особенности

1. Минералы кристаллизуются в низших сингониях (преимущественно в ромбической и моноклинной).

2. Незначительная твердость (от 1 до 6,5)

3. Преимущественно желтовато-зеленая и светло-желтая окраска (минералы Fe Mn и Co окрашены в красный, зеленый, желтовато-зеленый или оранжевый цвет, Pb U – в желтый, оранжевый и зеленый, а Cu – в зеленый и синий).

4. Образуются минералы преимущественно в приповерхностных условиях при низкой температуре и давлении.

Классификация

Подкласс минералов каркасной структуры

Группа скородита

Группа бирюзы

Подкласс минералов островной структуры

Группа монацита

Группа апатита

Подкласс минералов слоистой структуры

Группа вивианита

Группа урановых слюдок

Класс карбонатов

К классу относятся около 80 минералов, являющихся солями угольной кислоты, в основном Са, Na, Mg, TR, U+6, Cu+2, Ba, Pb, Zn, Fe, Co и Bi. В составе карбонатов известны водные соли и с добавочными анионами OH, Cl, F, SO4, PO4. Основой структуры карбонатов являются плоские группы [CO3]-2, в которых катион С симметрично окружен тремя ионами О. Кристаллографически карбонаты относятся к низшим сингониям, с преобладанием ромбической и моноклинной.

Характерные особенности

1. Как правило, четкая кристаллографическая индивидуальность

2. Низкая твердость (средняя – 3, при вариациях 1 – 4,5)

3. Преобладание светлых цветов (медные – зеленые или синие, урановые – желтые, с редкими землями и железом – светло-желтые, кобальтсодержащие – розовые).

4. Преимущественно образуются в приповерхностной части, при малом давлении и температуре.

Классификация

Подкласс островного строения

Отдел карбонатов без добавочных анионов

Группа кальцита

Группа арагонита

Группа доломита

Отдел карбонатов с добавочными анионами

Группа малахита

Группа паризита

Отдел водных карбонатов

Группа содовых минералов

Подкласс цепочечного строения

Подкласс слоистого строения

Класс вольфраматов и молибдатов

К классу относятся около 15 минералов, являющихся солями вольфрамовой и молибденовой кислот. Их состав выражается общей формулой RXO4, где R – главным образом Ca, Fe, Mn, Pb и U+6, а X=W и Mo. Минералы часто содержат водород и воду. В основе их структуры находятся сжатые вдоль оси второго порядка тетраэдры [WO4]-2 и [MoO4]-2 связанные в основном двухвалентными катионами.

Характерные особенности

1. Изоморфизм W – Mo, Fe – Mn.

Классификация

Подкласс минералов островного строения

Группа шеелита

Подкласс минералов цепочечного строения

Группа вольфрамита

Подкласс минералов слоистого строения

Группа ферритунгстита

Класс хроматов

К классу относятся 9 минералов – солей хромовой кислоты, часть из которых имеет в своем составе дополнительные анионы PO4, CO3 и BO3. Для хроматов характерно содержание изолированных групп [CrO4]-2 соединенных катионами, т.е. они являются минералами с островной структурой.

Классификация

Группа крокоита

Класс сульфатов

К классу относится более 150 минералов – простых, двойных, водных и безводных солей серной кислоты, некоторые из них содержат дополнительные анионы PO4, AsO4 CO3 и др. Главными катионами служат Fe, Na, K, Al, Ca, Pb, Mn, и Zn. Основой структуры сульфатов является анионная группа [SO4]-2, в которой ионы кислорода тетраэдрически окружают ион S+6. В единую структуру такие группы соединены катионами, добавочными анионами или молекулами воды.

Характерные особенности:

1. Большинство минералов бесцветны, цветные оттенки характерны для сульфатов Fe и Cu.

2. От сульфатов Al, Mg, K и Na до сульфатов Fe и Cu повышается плотность, светопреломление и твердость.

3. Низкая твердость (не превышает 5, средняя – 2-3,5) и показатель преломления (от 1,4 до 2,0).

4. Образуются главным образом в водоемах, причем наблюдается последовательность кристаллизации проявляющаяся в изменении состава минералов снизу вверх по разрезу Na-Ca, K, Mg, Na-Ca, Mg – Mg, K.

5. При повышении температуры и давления содержание воды уменьшается и происходит переход в безводные разности.

Классификация

Подкласс сульфатов островного строения

Отдел сульфатов без добавочных анионов и воды

Группа тенардита

Группа ангидрита

Группа барита

Отдел сульфатов с добавочными анионами

Группа алунита

Отдел сульфатов с водой

Группа мирабилита

Группа полигалита

Группа каинита

Группа квасцов

Группа кизирита

Группа гексагидрита

Группа купоросов

Подкласс сульфатов цепочечного строения

Подкласс сульфатов слоистого строения

Группа гипса

Класс нитратов

К классу относятся соли азотной кислоты. Если к классу отнести и промежуточные разности, в которых нитратная группа частично замещена сульфатной, то всего в классе насчитывается 9 минералов обладающих островным строением. Основу структуры составляют группы [NO3]- соединяемые катионами K и Na, реже Mg, Ca, Ba и иногда Cu. Наиболее распространенными минералами класса являются натриевая (чилийская) – NaNO3 и калиевая - К NO3 селитры, образующиеся при гниении органических остатков.

Тип галоидов

К типу относятся коло 100 минералов являющихся солями галоидных кислот HF, HCl, HBr и HJ. В структурном отношении это типичные ионные соединения кристаллизующиеся в основном высшей сингонии. В низших сингониях кристаллизуются только галоиды тяжелых металлов, содержащие гидроксил и воду.

Характерные особенности

Преобладают изотропные минералы.

Минералы бесцветны

Классификация

Класс фторидов

Группа флюорита

Группа криолита

Класс хлоридов

Группа галита

Группа хлораргирита

Группа карналлита

Класс бромидов

Класс иодидов

Класс оксигалоидов







Сейчас читают про: