Тетраэдр диоксида кремния, определенный и объясненный

Подавляющее большинство минералов в земных породах, от коры до железного ядра, химически классифицируются как силикаты. Эти силикатные минералы все они основаны на химической единице, называемой тетраэдр диоксида кремния.

Эти два похожи, (но ни один не следует путать с силиконовый, который является синтетическим материалом). Кремний с атомным номером 14 был открыт шведским химиком Йенсом Якобом Берцелиусом в 1824 году. Это седьмой самый распространенный элемент во вселенной. Кремнезем является оксидом кремния - отсюда и другое название - диоксид кремния - и является основным компонентом песка.

Химическая структура кремнезема образует тетраэдр. Он состоит из центрального атома кремния, окруженного четырьмя атомами кислорода, с которым связывается центральный атом. Геометрическая фигура, нарисованная вокруг этого расположения, имеет четыре стороны, каждая из которых представляет собой равносторонний треугольник - тетраэдр. Чтобы представить это, представьте трехмерную модель типа «шарик-палка», в которой три атома кислорода удерживают свои центральный атом кремния, очень похожий на три ножки стула, а четвертый атом кислорода торчит прямо над Центральный атом.

Химически, тетраэдр кремнезема работает следующим образом: кремний имеет 14 электронов, из которых два вращаются вокруг ядра в самой внутренней оболочке и восемь заполняют следующую оболочку. Четыре оставшихся электрона находятся в его самой внешней «валентной» оболочке, оставляя коротким четыре электрона, создавая, в этом случае, катион с четырьмя положительными зарядами. Четыре внешних электрона легко заимствуют другие элементы. Кислород имеет восемь электронов, оставляя его на два меньше полной второй оболочки. Его жажда электронов делает кислород таким сильным окислительэлемент, способный заставить вещества терять свои электроны и, в некоторых случаях, разлагаться. Например, железо до окисления является чрезвычайно прочным металлом до тех пор, пока оно не подвергнется воздействию воды, и в этом случае оно образует ржавчину и разлагается.

Таким образом, кислород отлично сочетается с кремнием. Только в этом случае они образуют очень прочную связь. Каждый из четырех атомов кислорода в тетраэдре разделяет один электрон от атома кремния в ковалентной связи, поэтому результирующий атом кислорода представляет собой анион с одним отрицательным зарядом. Поэтому тетраэдр в целом является сильным анионом с четырьмя отрицательными зарядами, SiO₄^4–.

Тетраэдр кремнезема является очень прочной и стабильной комбинацией, которая легко связывается вместе в минералах, разделяя кислород по углам. Изолированные тетраэдры кремнезема встречаются во многих силикатах, таких как оливин, где тетраэдры окружены катионами железа и магния. Пары тетраэдров (SiO₇) встречаются в нескольких силикатах, наиболее известным из которых, вероятно, является гемиморфит. Кольца тетраэдров (Si₃О₉ или Si₆О₁₈) встречаются в редких бенитоитах и ​​обычных турмалинах соответственно.

Однако большинство силикатов построены из длинных цепей, листов и каркасов из тетраэдров кремнезема. пироксены и амфиболы имеют одинарные и двойные цепи из тетраэдров кремнезема соответственно. Листы связанных тетраэдров составляют слюды, глины и другие филлосиликатные минералы. Наконец, существуют каркасы тетраэдров, в которых каждый угол является общим, в результате чего SiO₂ формула. кварцевый и шпаты являются наиболее выдающимися силикатными минералами этого типа.

Учитывая распространенность силикатных минералов, можно с уверенностью сказать, что они образуют основную структуру планеты.