Происхождение и месторождения

Раздел V. Кислородные соли (оксисоли)
633
Практическое значение. В случае крупных сплошных скоплений
представляет несомненный промышленный интерес как источник бора.
В отличие от многих боросиликатов, легко разлагается кислотами. О при
менении бора см. ссайбелиит.
Подкласс Д. Силикаты с непрерывными трехмерными каркасами
из тетраэдров (Si,Al)O
4
в кристаллических структурах
Многие из силикатов, характеризующихся трехмерным сочленением
анионных тетраэдров (Si,Al)O
4
, принадлежит к числу весьма широко рас
пространенных и важных породообразующих минералов.
Уже указывалось, что соединения этого подкласса с химической точки
зрения, представляют собой почти исключительно алюмосиликаты, т. е. та
кие соединения, в кристаллических структурах которых участвуют анион
ные комплексы, состоящие не только из тетраэдров SiO
4
, но и из тетраэдров
АlO
4
. При этом число ионов Si
4+
, замещенных ионами Al
3+
, не превышает
половины. Как правило, устанавливаются стехиометрические соотношения
Si : Al, равные либо 3 : 1, либо 1 : 1, т. е. комплексные анионы часто могут быть
выражены следующими формулами: AlSi
3
O
8
или AlSiO
4 
(Al
2
Si
2
O
8
).
Соотношение (Si + Al) : О в анионных радикалах всегда составляет 1 : 2.
Следовательно, минералы данного подкласса гораздо ближе, чем другие
силикаты, стоят к минералам группы SiO
2
(кварцу, тридимиту, кристоба
литу). В соответствии с этим и кристаллические структуры их близки
между собой. Тетраэдры SiO
4
и AlО
4
сочленены между собой в трехмер
ные каркасы (остовы, вязи) точно таким же образом, как тетраэдры SiO
4
в минералах группы кварца, т. е. каждая вершина любого тетраэдра явля
ется общей для другого, смежного тетраэдра. Однако при сохранении этого
локального условия формы и строение пространственных каркасов раз
личны для разных соединений.
Весьма характерно, что в числе катионов, занимающих полости в алю
мосиликатных каркасах, принимают участие только ионы, обладающие
большими ионными радиусами и, соответственно, большим координаци
онным числом: Na
1+
, Са
2+
, К
1+
, Ва
2+
, Sr
2+
изредка Cs
1+
, Rb
1+
и (NH
4
)1
+
. Ка
тионы малых размеров с характерной для них шестерной координаци
ей: Mg
2+
, Fe
2+
, Mn
2+
, Al
3+
, Fe
3+
и др., которые мы привыкли видеть в
предыдущих подклассах, в соединениях рассматриваемого подкласса от
сутствуют совершенно. С точки зрения правила баланса валентности это
объясняется очень просто.
В самом деле, среди полевых шпатов, фельдшпатоидов и цеолитов —
главных широко распространенных представителей этого подкласса —
устанавливаются следующие типы анионных радикалов: [AlSi
3
О
8
]
1–
,
[Al
2
Si
2
О
8
]
2–
, [Al
2
Si
3
О
10
]
2–
и др. Таким образом, на каждый ион О
2–
в пер
вом случае приходится 
1
/
8
, во втором — 
1
/
4
, в третьем — 
1
/
8
непогашенной
отрицательной валентности, тогда как такие катионы, как Mg
2+
, которые

Описательная часть
634
не могут быть окружены больше чем шестью ионами кислорода, требуют
от каждого окружающего его кислородного иона по 
1
/
3
отрицательной ва
лентности, т. е. для них не хватает отрицательных зарядов, имеющихся в
каркасах алюмокремнекислородных тетраэдров. Эти заряды могут быть
нейтрализованы только с помощью более крупных одновалентных — Na
1+
,
К
1+
или двухвалентных — Са
2+
, Ва
2+
катионов, требующих по необходи
мости меньших порций заряда для компенсации, поскольку эти катионы
могут находиться в окружении восьми или больше ионов кислорода. По
этому присутствующие в расплаве или растворе катионы М
2+
, Fe
2+
и т. д.
входят в состав других минералов (пироксенов, роговых обманок, слюд и
т. д.), образующихся в парагенезисе с полевыми шпатами.
Особый интерес представляют минералы с так называемыми структура
ми внедрения, в которых, кроме трехмерных анионов каркасного строения,
участвуют такие добавочные анионы, как F
1–
, Cl
1–
, [ОН]
1–
, [SO
4
]
2–
, [CO
3
]
2–
и
др. Последние не имеют непосредственной связи с Si
4+
или Al
3+
, входящими
в состав тетраэдров. Они самостоятельно связаны с щелочными и щелочно
земельными катионами Na
1+
, Ca
2+
, Ва
2+
и др., общее число которых в этих
минералах, естественно, выше, чем в более простых соединениях. Так как
размеры добавочных анионов довольно велики, то они могут располагаться
только среди больших полостей в кристаллических структурах.
Замечательной особенностью состава так называемых цеолитов яв
ляется наличие в них слабоудерживаемых молекул Н
2
О. Как при обезво
живании, так и при оводнении или замещении их молекулами других
веществ (например, спирта) кристаллические структуры минералов рас
сматриваемой группы не разрушаются. Эти характерные свойства цео
литов также определяются существованием в них «каналов», достаточно
свободных для продвижения как молекул воды, так и других веществ.
Другой важной химической чертой минералов группы цеолитов являет
ся их способность к обмену катионами: Na
1+
может заменяться другими
ионами — Ag
1+
, Li
1+
, [NH
4
]
1+
и др., содержащимися в растворах. При этом,
как показывают рентгенометрические исследования, кристаллические
структуры не изменяются.
Физические свойства минералов, обладающих трехмерно развитыми
анионными радикалами в кристаллических структурах, характеризуют
ся некоторыми особенностями. Прежде всего бросается в глаза их свет
лая окраска (катионы металло
βхромофоров с шестерной координацией,
как указывалось, не принимают участия в составе этих минералов). За
тем минералы рассматриваемого подкласса в целом обладают наимень
шими показателями преломления по сравнению с силикатами других
подклассов, что находится в полном соответствии с большими молеку
лярными объемами кристаллических решеток на один О
2+
. С последним
обстоятельством связаны и меньшие удельные веса. Характерно, что при
замене одновалентных катионов (Na
1+
, К
1+
) двухвалентными (Са
2+
, Ва
2+
),

жүктеу/скачать 4,45 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: