Силікати – це складні речовини, які широко поширені в межах нашої планети. Найбільше вони представлені у земній корі, у якій за різними підрахунками складає від 75 до 90% об’єму. У природі вони існують у вигляді мінералів, але чоловік знайшов спосіб отримувати їх штучним шляхом. Що таке силікати? Де вони застосовуються і чим відрізняються від інших речовин? Про все це ви дізнаєтеся з нашої статті.
Суть і значення слова «силікат»
Силікати являють собою різноманітні за зовнішнім виглядом і властивостями мінерали, які утворені сполуками кремнезему. На нашій планеті вони присутні переважно в земній корі, а також у верхній і нижній частинах мантії. Термін silikat, значення якого з латинської мови перекладається як «кремінь», що виник за аналогією з назвою хімічного елемента Silicium (кремній), який обов’язково присутній в кожному силикате.
В світі існує більше 800 видів цих речовин. Вони утворюються під дією складних магматичних процесів, метаморфізму або ж в результаті вивітрювання і первинних змін порід.
Силікати – це найбільша група мінералів. Багато з них формують гірські породи і є важливими корисними копалинами. Ряд силікатів присутній у складі нікелевих, берилієвих, літієвих, цирконієвих, цинкових та інших металевих руд. Там вони часто утворюють порожню породу, яка зазвичай не знаходить практичного застосування. Більшість силікатів, навпаки, є досить корисними і використовуються в промисловості, будівництві, дизайні та ювелірній справі.
Структура і різновиди
Силікати – це, як правило, тверді і тугоплавкі речовини. Щоб розплавити, їх потрібно нагріти до температур від 1000 до 2000 градусів Цельсія. Вони не розкладаються під дією кислот і зазвичай не розчиняються у воді. Багато хто з них схильні до поліморфізму і утворюють дві або більше алотропні модифікації.
Природні силікати – мінерали, такі як глина, азбест, слюда, рогова обманка, титанит, турмалін, гранат. Найбільш поширеними є кварц і група польових шпатів. Скло, цемент, кераміка, плавлені флюси, цеглу теж є силікатами, але характеризуються штучним походженням. Їх виготовляють на основі глини, кварцового піску, вапна, соди та інших речовин, піддаючи їх різним способам обробки.
Природні силікати володіють складною будовою, в основі якого лежать різноманітні варіації зв’язків кремнію і кисню, до яких приєднуються й інші елементи, наприклад, Mg, Ca, Al, Fe2+, Mn, K, Na, Li, B, Zr, F, H. Їхні кристалічні решітки складаються з тетраедрів, де на один атом Si припадає чотири атоми O, в залежності від того, як вони комбінуються між собою, виділяють такі види силікатів:
- острівні;
- поясні;
- ланцюгові;
- каркасні;
- листові.
Острівні
Острівні силікати – це найбільш численні представники класу. Їх решітки являють собою ізольовані тетраедри або групи тетраедрів, в яких атоми кисню не перетинаються або практично не перетинаються. Зв’язок між двома різними тетраедрами (або двома групами) відбувається через катіони, а атоми кисню у них не можуть бути загальними.
Як правило, це світлі або безбарвні мінерали, з щільною структурою, завдяки чому вони володіють великою питомою вагою. Їх склад нерідко містить катіони заліза, магнію, торію, алюмінію, ніобію, марганцю та інших металів.
Мінерали гранат, аквамарин, турмалін, топаз, смарагд, везувіан, хризоліт – напівдорогоцінне та коштовне каміння. Їх збирають в музейні і виставкове колекції, використовують в прикрасах і декоративних виробах. З поширеного недорогоцінного мінералу форстерита роблять вогнетривкі цеглини. Циркон застосовується в ювелірній справі, так і для виробництва вогнетривів. Він також є джерелом цирконію, гафнію і урану.
Поясні
Атоми поясних силікатів збудовані в довгі подвійні стрічки з відокремлених тетраедрів. Завдяки такій структурі їх також називають «стрічковими». Вони володіють меншою щільністю, ніж острівні, але характеризуються більш чіткої спайність.
Одним з поширених представників групи є рогова обманка, що складається з магнію, заліза і алюмосилікату кальцію. Сюди відносяться різні амфіболові мінерали, наприклад, антофіліт, кумингтоніт, грюнерит, тремоліт.
Цепочечные
До цього виду відносяться представники великої групи піроксенів, такі як жадеїт, энстатит, авгіт, эгрин. Цепочечные мають багато спільного з групою стрічкових силікатів. Вони теж володіють середньою щільністю і добре помітною спайність. Їх кристалічна структура має вигляд тетраедрів, з’єднаних один з одним у довгі безперервні ланцюжки. Однак, на відміну від поясних силікатів, їх ланцюжка не подвійні.
Листові
Структура листових силікатів являє собою сітки тетраедрів з кремнію і кисню, які чергуються з плоскими сітками катіонів, утворюючи шари. Їх колір визначається наявністю забарвлюють елементів, без яких вони є білими або безбарвними. З двовалентних залізом в складі вони набувають різні зелені відтінки, з одновалентным – стають коричневими, бурими, зеленувато-чорними. Марганець робить їх рожевими або бузковими, алюміній – жовтогарячими або рудуватими.
Шарувата структура характерна для тальку, азбесту, каолініту, мурманита, серпентини, для різних слюд, таких як мусковіт, біотит, лепидолит, флогопит. Вони входять до складу глин, гнейсів, мергелів, пегматитів, сланців, гранітів. Багато з них перебувають у складі осадових порід і магматичних порід кори вивітрювання. Шаруваті силікати використовуються як діелектрики в промисловості, а також в будівництві у вигляді мастильних, оздоблювальних і вогнетривких будівельних матеріалів.
Каркасні
Атоми каркасних силікатів шикуються в безперервні тривимірні групи, в яких кожен атом кисню належить одночасно до двох тетраэдрам. В їх структурі атоми кремнію нерідко замінюють алюмінієм, що привертає до складу катіони інших речовин. Цим забезпечується їх різноманітність.
До каркасних силікатів відносять дві великі групи мінералів: кварци і польові шпати. До перших зараховують агат, котяче око, соколине око, авантюрин, рожевий кварц, халцедон, гірський кришталь, аметист, онікс. До польових шпатів відносяться місячний камінь, ортоклаз, альбіт, лабрадор, битовнит, анортит.
Багато з них є напівдорогоцінним камінням, з яких роблять прикраси та сувеніри. В промисловості їх використовують для виготовлення оптично приладів, різних скла і кераміки. Шпати застосовують при зварюванні, а також додають в зубні пасти в якості абразивів.
