Бетехтин А. Г. Курс минералогии
жүктеу/скачать 4,45 Mb. Pdf көрінісі
|
Betehtin 2008.compressed
Раздел V. Кислородные соли (оксисоли) 499 над природными явлениями разрушения минералов и данных экспери ментальных исследований пришел к выводу о существовании в алюмо силикатах, в частности в полевых шпатах, весьма стойкого по отноше нию к естественным процессам особого ядра состава Al 2 Si 2 O 7 . Сама идея тесной связи Al с Si в глиноземсодержащих силикатах впоследствии ока зала неоценимую услугу при расшифровке с помощью рентгенометри ческих исследований столь сложных в структурном отношении минера лов, какими являются алюмосиликаты. При этом, однако, выяснилось, что далеко не все глиноземсодержащие силикаты являются алюмосили катами, т. е. такими, в которых Al играет одинаковую роль с Si. Но и в алюмосиликатах с их непрерывной протяженностью в пространстве алю мокремнекислородных радикалов, строго говоря, не существует обособ ленности групп, подобных предполагавшемуся «каолиновому ядру». Сам каолинит, образующийся при выветривании алюмосиликатов, как ока залось, по существу является силикатом алюминия, а не алюмосилика том или «алюмокремниевой кислотой». 5. В составе многих силикатов принимают участие так называемые дополнительные анионы: О 2– , [ОН] – , F – , Cl – , [СО 3 ] 2– и другие, нейтрали зующие избыточный положительный заряд катионов. В ряде случаев до пускают, что [OH] – и F – могут заменять ионы кислорода в самих комп лексных анионных радикалах, но такая замена обычна для ионов кислорода, не входящих в состав кремнекислородных тетраэдров. Наконец, в состав ряда силикатов входит Н 2 О, в большинстве случаев цеолитного характера. Молекулы Н 2 О обычно весьма слабо удерживаются кристаллическими структурами в их пустых промежутках или каналах. 6. Во всех силикатах количество кислородных ионов превалирует над ионами остальных элементов. Так как ион кислорода обладает значитель но большей величиной ионного радиуса по сравнению с катионами, то естественно, что размеры элементарных ячеек, как и в других кислород ных соединениях, зависят главным образом от числа кислородных ионов в ячейке и их расположения в пространстве. Отсюда вытекает, что в силикатах, являющихся членами одного и того же изоморфного ряда, число кислородных ионов должно быть одинаковым. 7. В классе силикатов наряду с изовалентным изоморфизмом широко распространены и явления гетеровалентного изоморфизма. Классическим примером гетеровалентного изоморфизма является ряд плагиоклазов: Na [AlSi 3 O 8 ]—Ca[Al 2 Si 2 O 8 ]. Здесь Na + заменяется близким к нему по объему Ca 2+ . Происходящее при этом увеличение положительного заряда на единицу сопровождается соответствующей заменой в радикале: один ион Si 4+ заменяется ионом Al 3+ , или анион [SiO 4 ] 4– — анионом [AlO 4 ] 5– , т. е. происходит увеличение и отрицательного заряда на единицу. Таким образом, как в этом, так и во многих других подобных приме рах строго подтверждается, что компоненты, образующие изоморфные Описательная часть 500 смеси, должны иметь: а) одно и то же число кислородных ионов, поскольку размеры элементарных ячеек мало меняются; б) одинаковую общую ва лентность заменяемых и заменяющих ионов (Nal + Si 4+ = Ca 2+ Al 3+ , Ca 2+ Si 4+ = = Na + P 5+ и т. д.), требуемую необходимым условием равенства положи тельных и отрицательных зарядов в кристаллической структуре. Что касается численных соотношений заменяемого и заменяющего ионов, то следует сказать, что, как правило, их числа равны. Однако, как мы увидим ниже при описании минералов, устанавливаются вполне оп равдываемые исключения. Так, например, 3Mg 2+ заменяются 2Al 3+ , 3Fe 2+ — 2Fe 3+ и др., причем общая валентность среди катионов сохраняется (в анионном радикале при этом не будет происходить какихлибо изме нений). Следует подчеркнуть, что такого рода замены могут происходить лишь в определенных типах кристаллических структур. Наиболее благо приятные условия для такого рода замещений создаются в слоистых структурах силикатов. Как и в других классах, среди силикатов распространены случаи ог раниченной смесимости минеральных видов, а также явления распада твердых растворов. Ограниченная смесимость изоструктурных, т. е. сходных по кристал лической структуре соединений обусловливается значительной разни цей в размерах заменяющих и заменяемых ионов. Например, давно уста новлено, что однотипные силикаты Са и Mg легко дают двойные соединения (монтичеллит, диопсид и др.), ограниченно смешивающиеся со своими составными компонентами (конечными членами ряда), и при том в условиях высоких температур. Лишь между Mg 2 [Si 2 O 6 ] и MgCa[Si 2 O 6 ] (клиноэнстатит — диопсид) существуют непрерывные изоморфные смеси в природных условиях, ус тойчивые при высоких температурах. 8. Важной характеристикой структур силикатов являются также ко ординационные числа, от которых зависят изоморфные замещения. Не которые катионы имеют по два и даже по три таких числа. Ниже приве ден список элементов, обычно распространенных в силикатах, и их координационных чисел, установленных в изученных кристаллических структурах: · В — 4; · Al — 4, (5) и 6; · Mn жүктеу/скачать 4,45 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|