Что такое силикаты в химии

Силикаты – это что за минералы? Основные свойства и виды силикатов

Силикаты – это сложные вещества, которые широко распространены в пределах нашей планеты. Больше всего они представлены в земной коре, в которой по разным подсчетам составляют от 75 до 90% объема. В природе они существуют в виде минералов, но человек нашел способ получать их искусственным путем. Что такое силикаты? Где они применяются и чем отличаются от других веществ? Обо всем этом вы узнаете из нашей статьи.

Суть и значение слова «силикат»

Силикаты представляют собой разнообразные по внешнему виду и свойствам минералы, которые образованы соединениями кремнезема. На нашей планете они присутствуют преимущественно в земной коре, а также в верхней и нижней частях мантии. Термин silikat, значение которого с латинского языка переводится как «кремень», возник по аналогии с названием химического элемента Silicium (кремний), который обязательно присутствует в каждом силикате.

В мире существует больше 800 видов этих веществ. Они образуются под действием сложных магматических процессов, метаморфизма или же в результате выветривания и первичных изменений пород.

Силикаты – это самая обширная группа минералов. Многие из них формируют горные породы и являются важными полезными ископаемыми. Ряд силикатов присутствует в составе никелевых, бериллиевых, литиевых, циркониевых, цинковых и других металлических руд. Там они часто образуют пустую породу, которая обычно не находит практического применения. Большинство силикатов, наоборот, являются довольно полезными и используются в промышленности, строительстве, дизайне и ювелирном деле.

Структура и разновидности

Силикаты – это, как правило, твердые и тугоплавкие вещества. Чтобы расплавить, их нужно нагреть до температур от 1000 до 2000 градусов Цельсия. Они не разлагаются под действием кислот и обычно не растворяются в воде. Многие из них склонны к полиморфизму и образуют две или больше аллотропные модификации.

Природные силикаты – минералы, такие как глина, асбест, слюда, роговая обманка, титанит, турмалин, гранат. Наиболее распространенными являются кварц и группа полевых шпатов. Стекло, цемент, керамика, плавленые флюсы, кирпичи тоже являются силикатами, но характеризуются искусственным происхождением. Их изготавливают на основе глины, кварцевого песка, известняка, соды и других веществ, подвергая их различным способам обработки.

Природные силикаты обладают сложным строением, в основе которого лежат разнообразные вариации связей кремния и кислорода, к которым присоединяются и другие элементы, например, Mg, Ca, Al, Fe 2+, Mn, K, Na, Li, B, Zr, F, H. Их кристаллические решетки состоят из тетраэдров, где на один атом Si приходится четыре атома O, в зависимости от того, как они комбинируются между собой, выделяют такие виды силикатов:

Островные

Островные силикаты – это наиболее многочисленные представители класса. Их решетки представляют собой изолированные тетраэдры или группы тетраэдров, в которых атомы кислорода не пересекаются или практически не пересекаются. Связь между двумя разными тетраэдрами (или двумя группами) происходит через катионы, а атомы кислорода у них не могут быть общими.

Как правило, это светлые или бесцветные минералы, с плотной структурой, благодаря чему они обладают большим удельным весом. Их состав нередко включает катионы железа, магния, тория, алюминия, ниобия, марганца и других металлов.

Минералы гранат, аквамарин, турмалин, топаз, изумруд, везувиан, хризолит – полудрагоценные и драгоценные камни. Их собирают в музейные и выставочное коллекции, используют в украшениях и декоративных поделках. Из распространенного недрагоценного минерала форстерита делают огнеупорные кирпичи. Циркон применяется как в ювелирном деле, так и для производства огнеупоров. Он также является источником циркония, гафния и урана.

Поясные

Атомы поясных силикатов выстроены в длинные двойные ленты из обособленных тетраэдров. Благодаря такой структуре их также называют «ленточными». Они обладают меньшей плотностью, чем островные, но характеризуются более четкой спайностью.

Одним из распространенных представителей группы является роговая обманка, состоящая из магния, железа и алюмосиликата кальция. Сюда относятся различные амфиболовые минералы, например, антофиллит, куммингтонит, грюнерит, тремолит.

Цепочечные

К этому виду относятся представители большой группы пироксенов, такие как жадеит, энстатит, авгит, эгрин. Цепочечные имеют много общего с группой ленточных силикатов. Они тоже обладают средней плотностью и хорошо заметной спайностью. Их кристаллическая структура имеет вид тетраэдров, соединенных друг с другом в длинные непрерывные цепочки. Однако, в отличие от поясных силикатов, их цепочки не двойные.

Листовые

Структура листовых силикатов представляет собой сетки тетраэдров из кремния и кислорода, которые чередуются с плоскими сетками катионов, образуя слои. Их цвет определяется наличием окрашивающих элементов, без которых они являются белыми или бесцветными. С двухвалентным железом в составе они приобретают различные зеленые оттенки, с одновалентным – становятся коричневыми, бурыми, зеленовато-черными. Марганец делает их розовыми или сиреневыми, алюминий – оранжевыми или рыжеватыми.

Слоистая структура характерна для талька, асбеста, каолинита, мурманита, серпентина, для различных слюд, таких как мусковит, биотит, лепидолит, флогопит. Они входят в состав глин, гнейсов, мергелей, пегматитов, сланцев, гранитов. Многие из них находятся в составе осадочных пород и магматических пород коры выветривания. Слоистые силикаты используются как диэлектрики в промышленности, а также в строительстве в виде смазочных, отделочных и огнеупорных строительных материалов.

Каркасные

Атомы каркасных силикатов выстраиваются в непрерывные трехмерные группы, в которых каждый атом кислорода принадлежит одновременно к двум тетраэдрам. В их структуре атомы кремния нередко заменяют алюминием, что привлекает в состав катионы других веществ. Этим обеспечивается их разнообразие.

К каркасным силикатам относят две большие группы минералов: кварцы и полевые шпаты. К первым причисляют агат, кошачий глаз, соколиный глаз, авантюрин, розовый кварц, халцедон, горный хрусталь, аметист, оникс. К полевым шпатам относятся лунный камень, ортоклаз, альбит, лабрадор, битовнит, анортит.

Многие из них являются полудрагоценными камнями, из которых делают украшения и сувениры. В промышленности их используют для изготовления оптически приборов, различных стекол и керамики. Шпаты применяют при сварке, а также добавляют в зубные пасты в качестве абразивов.

Источник

Силикаты (соли)

Содержание

Получение

Физические свойства

Химические свойства

Силикаты взаимодействуют со следующими веществами:

Применение

Литература

Примечания

Полезное

Смотреть что такое «Силикаты (соли)» в других словарях:

СИЛИКАТЫ — (ново лат., от лат. silex кремень). Растворимое стекло; кремнеземные соединения. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. СИЛИКАТЫ новолатинск., от лат. silex, кремень. Кремнеземные соединения. Объяснение… … Словарь иностранных слов русского языка

Силикаты — Силикаты: Силикаты соли кремниевых кислот Силикаты минералы, содержащие кремний См. также Химия силикатов Силикатный посёлок Силикатная (станция) Силикатный клей Силикатный кирпич … Википедия

СИЛИКАТЫ — СИЛИКАТЫ, соли кислот кремния. Наиболее широко распространены в земной коре (80% по массе); известно более 500 минералов, среди них драгоценные камни, например изумруд, берилл, аквамарин. Силикаты основа цементов, керамики, эмалей, силикатного… … Современная энциклопедия

СИЛИКАТЫ — соли кремниевых кислот. Примеры каолинит Al4СИЛИКАТЫ ПРИРОДНЫЕ класс важнейших породообразующих минералов, составляющих 80% (по массе) земной коры. Включает более 500 минералов. Основная структурная единица кремнекислородный тетраэдр СИЛИКОЗ (от… … Большой Энциклопедический словарь

Силикаты природные — (от лат. silex, род. падеж silicis кремень * a. natural silicates; н. naturliche Silikate; ф. silicates naturels; и. silicatos naturales) класс минералов, солей кремниевой, изо и гетерополикремниевых кислот. Ha долю C. п. приходится до… … Геологическая энциклопедия

Силикаты — – соединения химических элементов с кремнеземом, в которых кремний максимально окислен (цемент, бетон, стекло, керамика и др.). [Терминологический словарь по бетону и железобетону. ФГУП «НИЦ «Строительство» НИИЖБ и м. А. А. Гвоздева, Москва … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Силикаты кальция — кальциевые соли кремниевой кислоты, соединения в системе CaO Si02 различной основности, из которых только трех – и двухкальциевые силикаты (3Ca0*Si02 и 2Ca0*Si02), входят в состав цемента и обладают вяжущими свойствами. [Ушеров Маршак А. В … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

СИЛИКАТЫ — соли кремниевых кислот. Роль катионов в С. играют преим. элементы 2 го, 3 го и 4 го периодов перио дич. системы. В природе широко представлены в виде минералов, входят в состав большинства горных пород, слагающих осн. часть земной коры (ок. 75%… … Химическая энциклопедия

СИЛИКАТЫ — м лы, солеобразные природные хим. соединения, содержащие SiO2. Для них характерно разнообразие отношения кремнезема к основанию и большое число соединений переменного состава вследствие изоморфных замещений как катионов оснований, так и Si.… … Геологическая энциклопедия

СИЛИКАТЫ — самая обширная группа минералов в природе (на которую приходится больше 3/4 массы всей земной коры), представляют собой соли различных кремниевых кислот. К природным С. принадлежат полевые шпаты, слюда, глины, асбест, тальк и др. Они входят в… … Большая политехническая энциклопедия

Источник

СИЛИКАТЫ

Атомы Si в кремнекислородных анионах м. б. изоморфно замещены (см. ниже) атомами Аl, В, Be и др., в соответствии с чем различают алюмо-, боро-, берилло- и др. силикаты.

Кристаллохимическая систематика силикатов. По хим. природе силикаты и в особенности силикаты сложного состава и строения (в т.ч. цементные гидросиликаты, цеолиты, силикаты с добавочными анионами и комплексными катионами) относятся к типичным гетеродесмич. соединениям, в к-рых реализуются одновременно разл. типы хим. связи-ионная, ковалентная, ионно-ковалентная, координационная, водородная и др. многоцентровые связи.

Структурная классификация силикатов базируется на рентгено-структурных расшифровках кристаллич. строения важнейших породообразующих силикатных минералов (преим. с мелкими катионами Be, Mg, Al, Zn, Fe, отчасти Na и К), выполненных начиная с кон. 20-х гг. У. Брэггом, Л. Полингом, Нараи Сабо. В основу структурной систематики силикатов (Брэгг, Ф. Махачки) было положено строение анионных группировок-способ сочленения между собой элементарных звеньев-правильных кремнекислородных тетраэдров (рис. 1) в анионные радикалы конечных размеров или же в бесконечные одно-, двух- и трехмерные группировки. С 1950 в рентгеноструктурных исследованиях преим. школы Н. В. Белова были расшифрованы мн. кристаллич. структуры силикатов и их неорг. аналогов с крупными катионами Na, К, Са, Ва, РЗЭ и др.

Для кристаллохимии силикатов по Белову определяющим критерием конструирования или формирования типа кристаллич. структуры силикатов и их неорг. аналогов явился принцип «приспособляемости» кремнекислородных анионных группировок к существенно более крупным полиэдрам катионов. При классификации силикатов выделяют элементарное звено, участвующее в построении кремнекислород-ногоанионного каркаса,-орто-, диорто- и триортогруппы.

Рис.2. Элементарные кремнекислородные единицы-ортогруппыв струк туре Mg-пироксена энстатите (а)и диортогруппы в Са-пироксеноиде волластоните (б).

Рис. 5. Конденсация пироксеновых кремнекислородных анионов в ленточные двухрядные амфиболовые (а), трехрядные амфиболоподобные (б), слоистые тальковые и близкие им анионы (в).

Рис. 6. Структурно-гомологический ряд кремнекислородных анионных группировок ксонотлита (а) и тоберморита (б); волластонит-см. рис. 4, г.

3) силикаты 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, б).

Рис. 9. Проекция фрагмента пористой кристаллич. структуры цеолита фошазита (фожазита) с широкими входными каналами эллиптич. сечения.

Изоморфизм в силикатах. Подавляющее большинство природных силикатов и их искусств. аналогов образуют фазы переменного состава или твердые р-ры с изо- и гетеровалентными замещениями. Наиб. распространенные схемы изоморфных замещений: MgFe 2+ в оливинах; Mg + Si2Al(Fe 3+ ), Са + MgNa + Al (Fe 3+ ) в пироксеновой, амфиболовой и мн. др. группах в-в; 3 Mg2 Аl в слюдах; NaК, Na + + SiСа + Аl в полевошпатовой группе минералов и плагиоклазах.

В природных силикатах распространены и значительно более сложные схемы электростатически скомпенсированных, т.наз. сопряженных, изо- и гетеровалентных изоморфных замещений одновременно в катионной и анионной подре-шетках. Так, напр., в прир. и синтетич. слюдах (биотитах) реализуются сопряженные замещения:

В силикатах преим. полимерного строения (амфиболовых асбестах, слюдах и глинистых минералах) наряду с обычными изоморфными замещениями отдельных атомов широко развито образование фаз переменного состава, т. наз. структур когерентного срастания родственных макроатомных группировок по общим для них кристаллографич. направлениям. Подобного типа метастабильные фазы переменного состава, обнаруженные в полимерных силикатах, могут рассматриваться как переходное состояние ввиду больших значений активац. барьера структурных перестроек.

Свойства. Природные силикаты и их синтетич. аналоги характеризуются, как правило, относительно высокой тугоплавкостью (1000-1300 °С, иногда до 2000 °С и выше), имеют высокие значения твердости (6-8 по шкале Мооса), достаточно устойчивы к выветриванию в атм. условиях, практически не раств. в воде (за исключением высокощелочных силикатов), инертны в р-рах минер. к-т и оснований (за исключением фтористоводородной к-ты).

С иликаты и их важнейшие производные (алюмосиликаты) можно рассматривать как соли соотв. кремниевых и алюмокрем-ниевых к-т, к-рые в порядке повышения их кислотности м. б. расположены в ряд:

Поскольку кремниевые к-ты чрезвычайно слабые, они очень легко вытесняются из р-ров своих солей: из «жидкого» стекла (Na, K)SiO 3 др. к-тами, в т.ч. угольной.

Широкое изоморфное замещение в природных и технических силикатах кремния алюминием (и в значительно меньшей степени-бором) определяет выраженные кислотные св-ва тетраэдрич. Аl в алюмокремнекислородных анионных группировках всех структурных типов алюмосиликатов, в особенности каркасного строения.

Алюминий в октаэдрич. координации проявляет уже основные св-ва и такие соед. наз., в отличие от алюмосиликатов, силикатами А1. Типичные представители данного класса в-в-силлиманит Al 2 O 3 ·SiO 2 =Al 161 Al [41 SiO 5 (ленточный алюмосиликат алюминия, в скобках указаны коор-динац. числа А1) и его две разновидности-андалузит и кианит в обычных условиях не связаны между собой полиморфизмом. Катионногенные ф-ции октаэдрич. А1 проявляются и в более сложных по составу и строению силикатах алюминия-в гранатах, бериллах, кордиеритах, минералах галените, топазе и др.

Октаэдрич. координация Si в силикатах-нетипичный случай. Так, при высоких и сверхвысоких давлениях получены сложные по составу и строению силикаты одновременно с тетраэдрич. и октаэдрич. координациями Si: щелочные тетрасиликаты , где М = К, Rb, с вадеитовой структурой и бенитоитоподобный тетрасиликат бария

Силикаты-драгоценные и поделочные камни. Природные силикаты и многие их искусств. аналоги применяют в ювелирном деле. Наиб. дорогими ювелирными камнями являются сложные по составу и строению силикаты и среди них минерал берилл с его ценнейшими окрашенными разновидностями-темно-зеленым изумрудом (с изоморфными примесями Сг, Fe и V) и небесно-голубыми аквамаринами, тональность окраски к-рых зависит от соотношения изоморфной примеси Fе(III)/Fе(II).

Среди поделочных ювелирных камней популярны полимерные силикаты: пироксен жадеит NaAlSi 2 O 6 оливкового маслянисто-зеленого цвета, а также близкий ему по цвету и св-вам нефрит (высокопрочная скрытокристаллич. разновидность волокнистого железосодержащего амфибола тремолита). Из группы пироксеноидных силикатов минерал родонит отличается большим разнообразием алых, малиновых и розовых окрасок с прожилками мягких оттенков в зависимости от изоморфных примесей. Используют родонит, как правило, для изготовления крупных декоративных предметов.

В крупнотоннажном произ-ве (цемент, строит. керамика, стекло, огнеупоры) чаще всего применяют керамич., или обжиговый, способ синтеза-спекание прир. минер. сырья (кварцевого песка, глины, сланцев, талька и пр.) с карбонатами и, значительно реже, с сульфатами. Большой объем произ-ва приходится на использование металлургич. шлаков (получение цементов и изделий каменного литья, шлакоси-таллов).

При получении силикатных материалов спец. назначения, напр. энстатитовой электро- и цельзиановой радиокерамики, люминофоров и пр., в качестве исходных компонентов чаще применяют оксиды или же высокосортное минер. сырье. Реже в технологии силикатных материалов используют метод соосаждения из р-ров. Кристаллизацией из расплавов получают фторслюды, фторамфиболы и монокристаллы, многие технические силикаты, в т.ч. и ювелирного назначения.

Гидротермальный способ в пром. масштабах используют в технологии кальций-силикатного белого кирпича автоклавного твердения (силикальцита), для выращивания крупных монокристаллов кварца, гидроксиламфиболов, цеолитов, ювелирных камней (изумруда и др.).

Источник

Силикаты

Полезное

Смотреть что такое «Силикаты» в других словарях:

СИЛИКАТЫ — (ново лат., от лат. silex кремень). Растворимое стекло; кремнеземные соединения. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. СИЛИКАТЫ новолатинск., от лат. silex, кремень. Кремнеземные соединения. Объяснение… … Словарь иностранных слов русского языка

Силикаты — – соединения химических элементов с кремнеземом, в которых кремний максимально окислен (цемент, бетон, стекло, керамика и др.). [Терминологический словарь по бетону и железобетону. ФГУП «НИЦ «Строительство» НИИЖБ и м. А. А. Гвоздева, Москва … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Силикаты — Силикаты: Силикаты соли кремниевых кислот Силикаты минералы, содержащие кремний См. также Химия силикатов Силикатный посёлок Силикатная (станция) Силикатный клей Силикатный кирпич … Википедия

СИЛИКАТЫ — СИЛИКАТЫ, соли кислот кремния. Наиболее широко распространены в земной коре (80% по массе); известно более 500 минералов, среди них драгоценные камни, например изумруд, берилл, аквамарин. Силикаты основа цементов, керамики, эмалей, силикатного… … Современная энциклопедия

СИЛИКАТЫ — (природные), важнейший класс породообразующих минералов, состоящих из соединений кремния и кислорода (SiO4), с различным металлам. Основные структурные единицы силикатов, кремнекислородные тетраэдры SiO4, могут образовывать одинарные или двойные… … Научно-технический энциклопедический словарь

СИЛИКАТЫ — соли кремниевых кислот. Примеры каолинит Al4СИЛИКАТЫ ПРИРОДНЫЕ класс важнейших породообразующих минералов, составляющих 80% (по массе) земной коры. Включает более 500 минералов. Основная структурная единица кремнекислородный тетраэдр СИЛИКОЗ (от… … Большой Энциклопедический словарь

СИЛИКАТЫ — СИЛИКАТЫ, ов, ед. силикат, а, муж. (спец.). Минералы, составляющие основную массу земной коры; промышленные материалы для изготовления цемента, стекла, огнеупоров, кирпича, керамики. | прил. силикатный, ая, ое. С. кирпич. Силикатные краски.… … Толковый словарь Ожегова

СИЛИКАТЫ — природные или искусственные соединения, содержащие кремнезем. Природные полевой шпат, слюда, железистомагнезиальные соединения и др.; искусственные стекло, керамические изделия, отходы металлургического производства (шлаки), вяжущие растворы.… … Технический железнодорожный словарь

СИЛИКАТЫ — м лы, солеобразные природные хим. соединения, содержащие SiO2. Для них характерно разнообразие отношения кремнезема к основанию и большое число соединений переменного состава вследствие изоморфных замещений как катионов оснований, так и Si.… … Геологическая энциклопедия

СИЛИКАТЫ — самая обширная группа минералов в природе (на которую приходится больше 3/4 массы всей земной коры), представляют собой соли различных кремниевых кислот. К природным С. принадлежат полевые шпаты, слюда, глины, асбест, тальк и др. Они входят в… … Большая политехническая энциклопедия

Силикаты — [silicates] природные химические соединения с комплексным Si O радикалом. Силикаты слагают > 75 % земной коры (вместе с кварцем около 87 %) и > 95 % извержения горных пород. Силикаты включают около 500 минеральных видов, в т.ч. важнейшие… … Энциклопедический словарь по металлургии

Источник

Силикаты (минералы)

Общее количество минеральных видов силикатов около 800. По распространённости на их долю приходится более 90 % минералов литосферы. Силикаты и алюмосиликаты являются породообразующими минералами. из них сложена основная масса горных пород: полевые шпаты, кварц, слюды, роговые обманки, пироксены, оливин и др. Самыми распространёнными являются минералы группы полевых шпатов и затем кварц, на долю которого приходится около 12 % от всех минералов.

Содержание

Структурные типы силикатов

В основе структурного строения всех силикатов лежит тесная связь кремния и кислорода; эта связь исходит из кристаллохимического принципа, а именно из отношения радиусов ионов Si (0.39Å) и O (1.32Å). Каждый атом кремния окружён тетраэдрически расположенными вокруг него атомами кислорода. Таким образом, в основе всех силикатов находятся кислородные тетраэдры или группы [SiO₄]₃, которые различно сочетаются друг с другом. В зависимости от того, как сочетаются между собой кремнекислородные тетраэдры, различают следующие структурные типы силикатов.

Зависимость облика и свойств от структуры

Силикаты, структура которых представлена обособленными кремнекислородными тетраэдрами, имеют изометрический облик (гранаты), гексагональный берилл имеет обособленные шестерные кольца кремнекислородных тетраэдров, силикаты цепочечной и поясной структур обычно вытянуты (амфиболы, пироксены). Особенно наглядны в этом отношении листовые силикаты (слюды, тальк, хлориты). Слои кремнекислородных тетраэдров являются очень прочными, а их связи друг с другом через катионы менее прочная. Расщепить их легко вдоль слоёв. Этим вызывается их спайность и листоватый облик.

Полезные ископаемые

Силикаты — важные неметаллические полезные ископаемые: асбест, тальк, слюды, каолин, керамическое и огнеупорное сырьё, строительные материалы. Они также являются рудами на бериллий, литий, цезий, цирконий, никель, цинк и редкие земли. Кроме того они широко известны как драгоценные и поделочные камни: изумруд, аквамарин, топаз, нефрит, родонит и др.

Происхождение (генезис)

Эндогенное, главным образом магматическое (пироксены, полевые шпаты), они также характерны для пегматитов (слюды, турмалин, берилл и др.) и скарнов (гранаты, волластонит). Широко распространены в метаморфических породах — сланцах и гнейсах (гранаты, дистен, хлорит). Силикаты экзогенного происхождения представляют собой продукты выветривания или изменения первичных (эндогенных) минералов (каолинит, глауконит, хризоколла)

Литература

Источник