Описательная часть
498
такая замена Si
4+
на Аl
3+
имеет очень важные последствия, весьма суще
ственно сказывающиеся на конституции алюмосиликатов.
В
самом деле, в то время как в кремнекислородном тетраэдре SiO
4
имеется четыре ненасыщенные валентности, в алюмокислородном тет
раэдре АlО
4
это
число возрастает до пяти (8 – 3 = 5). Следовательно, каж
дый алюмокислородный тетраэдр в комплексном анионном радикале уве
личивает его отрицательный заряд на единицу и требует его компенсации
какимлибо положительно заряженным катионом в соответствии со сте
реометрией структуры данного соединения. Это
легко показать на при
мере соединений с каркасными кристаллическими структурами:
·
кварц — Si
4
O
8
;
·
альбит — Na[AlSi
3
O
8
];
·
нефелин — Na
2
[Al
2
Si
2
O
8
];
·
анортит — Ca[Al
2
Si
2
O
8
] и др.
Отношение Si : Al не обязательно должно быть целым числом, но урав
новешивание отрицательных и положительных зарядов для устойчивой
кристаллической структуры является, безусловно, необходимым. Отсю
да должно быть ясно, почему данные химических анализов алюмосили
катов не всегда просто рассчитываются на химическую формулу минера
ла. Например, общая формула роговой обманки имеет следующий вид:
(Са, Na)
2–3
(Mg,Al)
5
[(Si, Al)
4
O
11
]
2
[O, OH]
2
,
где в радикале отношение Al : Si может меняться от 1 : 3 до 0.
Важно подчеркнуть, что возникновение группы AlО
4
может происхо
дить при определенных условиях. Образование каркасов из тетраэдри
ческих групп AlО
4
и SiO
4
имеет место при одновременном участии в струк
туре относительно крупных по размерам катионов с
низким зарядом (Na
+
,
К
+
, Са
2+
, Ba
2+
и др.). Таковы многочисленные представители групп поле
вых шпатов и цеолитов. Характерно, что при выветривании, когда проис
ходит выщелачивание щелочных и щелочноземельных металлов, груп
пы AlO
4
разрушаются: в образующемся за счет полевых шпатов каолините
Al
3+
участвует уже в
шестерной координации. То же самое происходит и с
другими типами кристаллических структур, в которых присутствует
в
качестве составной части анионов группы AlO
4
.
В средах, богатых глиноземом, группы AlО
4
возникают при высоких
температурах. Экспериментально показано, что такие минералы, как ка
олинит и кианит, в которых весь Al
3+
присутствует в шестерной коорди
нации, в
этих условиях (1400–1500 °С) частью превращаются в силлима
нит или муллит, т. е. в силикаты, содержащие также группы AlО
4
с
четверной координацией. Характерно, что на кривых нагревания при этом
устанавливаются резко выраженные экзотермические эффекты, отвеча
ющие моменту перестройки кристаллической структуры.
В связи с этим необходимо коснуться также вопроса о так называемом
каолиновом ядре. В свое время В. И. Вернадский на основе наблюдений