Бетехтин А. Г. Курс минералогии
жүктеу/скачать 4,45 Mb. Pdf көрінісі
|
Betehtin 2008.compressed
Раздел V. Кислородные соли (оксисоли) 493 сочленение совершается только через вершины тетраэдров с образова нием общих анионов, но не через ребра или грани. Наиболее полный слу чай таких сочленений мы будем, очевидно, иметь тогда, когда все четыре вершины каждого тетраэдра одновременно являются общими и для ок ружающих четырех тетраэдров SiO 4 . Такой случай, как мы знаем, имеет место для кристаллических структур минералов группы кварца (см. рис. 182 и 183) с общей формулой SiO 2 . Следовательно, отношение О : Si в комплексных анионных радика лах силикатов может колебаться в пределах от 4 : 1 до 2 : 1. 3. В зависимости от того, происходит ли сочленение кремнекислород ных тетраэдров и каким образом оно происходит, мы будем иметь раз личные пространственные формы анионных комплексных радикалов. Приведем наиболее типичные их примеры. А. Комплексный анион представлен изолированными тетраэдрами [SiO 4 ] 4– (рис. 271а), удерживаемыми в структуре с помощью катионов других металлов. Общий отрицательный заряд каждой такой группы ра вен четырем (каждый ион кислорода отдает кремнию лишь половину сво его отрицательного заряда, равного двум). Этот тип структуры широко представлен в ортосиликатах, например, цирконе — Zr[SiO 4 ], форстери те — Mg 2 [SiO 4 ], гранате — Ca 3 Al 2 [SiO 4 ] 3 и т. д. Б. Комплексный анионный радикал представлен изолированными группами [Si 2 O 7 ] 6– , состоящими из двух связанных друг с другом кремне кислородных тетраэдров SiO 4 с одной общей вершиной (см. рис. 271б). Легко подсчитать, что общий отрицательный заряд этого комплекса равен шести. Кислородный ион, располагающийся в общей вершине, электроста тически инертен. Следовательно, активные кислородные ионы, остаточ ные отрицательные заряды которых в кристаллической структуре нейтра лизуются катионами металлов, располагаются на двух противоположных друг другу концах анионного комплекса (см. рис. 271б). Примеры соедине ний (пиросиликатов или диортосиликатов), обладающих такими комплекс ными анионами, немногочисленны (тортвейтит — Sc 2 [Si 2 O 7 ]). В. Комплексный анион состоит из трех, четырех, шести кремнекисло родных тетраэдров, связанных друг с другом уже через две общие верши ны в замкнутые плоские изолированные кольца (см. рис. 271в, г, д). Комп лексные анионы в этих случаях представлены соответственно: [Si 4 O 9 ] 6– , [Si 4 O 12 ] 8– и [Si 6 O 18 ] 12– . Общая валентность каждого такого радикала опре деляется числом наружных кислородных ионов, каждый из которых об ладает одной некомпенсированной отрицательной валентностью. При мерами могут служить: бенитоит — BaTi[Si 3 O 9 ] и берилл — Be 3 Al 2 [Si 6 O 18 ]. По прежней классификации соединения данного структурного типа на основании одной лишь химической формулы относили к метасиликатам R 2+ [SiO 3 ]. Следует добавить, что Н. В. Беловым в некоторых силикатах (миларит KCa 2 (Be 2 Al)[Si 12 O 30 ] . H 2 O) доказан новый тип анионов в виде Описательная часть 494 комплексов, представленных сдвоенными (двухэтажными) шестичлен ными кольцами [Si 12 O 30 ]. Г. Комплексные анионы представлены одномерными непрерывными цепочками связанных друг с другом кремнекислородных тетраэдров. В верхней части рис. 272 изображена простая одинарная цепочка, в кото рой 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 находит ся над ионом Si (в плоскости рисунка), а другой 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 каж дый ион Si приходится три иона кислорода, из которых два имеют по од ной свободной валентности. Таким образом, состав и валентность таких радикалов могут быть выражены в следующем виде: n[SiO 3 ] 2– , где n = ∞ и означает полимеризацию. Такое строение кислотного радикала характер но для группы пироксенов, относимых к типичным метасиликатам с об щей формулой R ·· [SiO 3 ]. Однако здесь, так же как и в предыдущем типе кристаллических структур, мы не наблюдаем изолированных групп SiO 3 1 . В нижней части рис. 272б приведена сдвоенная цепочка или, вернее, лен та непрерывно связанных кремнекислородных тетраэдров. Она может быть получена из одинарной цепочки путем ее отражения в плоскости, перпен дикулярной к чертежу и параллельной оси цепочки. Такие ленточные со членения кремнекислородных тетраэдров характерны для группы амфи болов. Нетрудно подсчитать, что состав и валентность таких радикалов в пределах одного периода (5,25 Е) выражается в виде формулы [Si 4 O 11 ] 6– . Необходимо упомянуть о том, что в кремнекислородных тетраэдрах ион Si иногда частично заменяется ионом Al, находящимся также в окру жении четырех ионов кислорода. Под руководством Н. В. Белова был установлен новый тип анионно го радикала в виде кремнекислородной цепочки [Si 3 O 9 ] 6– с периодом в три тетраэдра, характерной для волластонита — Ca 3 [Si 3 O 9 ], а также сдво енные кремнекислородные цепочки [Si 6 O 17 ] 10– для ОНсодержащего ксо нотлита — Ca 6 [Si 6 O 17 ][OH] 2 . Н. В. Беловым и его учениками были рас шифрованы структуры, в которых выявлены многие другие новые виды цепочек и лент: виноградовитовая, нарсарсукитовая и др. 1 Как для данного комплексного аниона, так и для всех последующих типов сочлене ния тетраэдров в беспрерывные комплексы в квадратных скобках будем обозначать ус ловную единицу, в данном случае единицу длины цепочки одного периода в 5,25 Е (см. рис. 272). Таким образом, формула аниона для пироксенов будет [Si 2 O 6 ]. |