Московский Государственный Горный Университет. Факультет ГЭМ. Группа ГМО-4-93. Орлов Александр. 1994 г. РЕФЕРАТ ПО ХИМИИ. ТЕМА "СИЛИКАТЫ" Природные силикаты образовались в основном из расплавленной магмы. Предпологается, что при затвердевании магмы из нее сначала выкристаллизовывались силикаты, более бедные кремнеземом -ортосиликаты,затем после израсходования катионов выделялись силикаты с высоким содержанием кремнезема - полевые шпаты, слюды и, наконец, чистый кремнезем. Силикаты - сложные кремнекислородные соединения в виде минералов и горных пород, занимают определяющее место в составе земной коры (80% по В.И.Вернадскому). А если добавить природный оксид кремния - кварц, то кремнекислородные соединения образуют более 90% массы земной коры и практически полностью слагают объем Земли. Силикатные минералы являются породообразующими: такие горные породы, как гранит, базальт, кварцит, песчаник, полевой шрат, глина, слюда и другие, сложены силикатными и алюмо- силикатными минералами. Абсолютное большинство силикатных минералов является твердыми кристаллическими телами, и только незначительное количество минералов находится в аморфном состоянии (халцедон, опал, агат и др.)или в коллоидно-дисперсном состоянии: глины, цеолиты, палыгорскит и др. Каждый минерал, как извесно, обладает совокупностью физических и химических свойств, которые всецело определяются его кристаллической структурой и химическим составом. Кристаллические структуры силикатов многообразны, но основу их составляют комбинации атомов самых распространенных элементов - Si (кремния) и O (кислорода). Координатное число кремния 4. Таким образом, каждый атом кремния находится в окружении четырех атомов кислорода. Если соединить центры атомов кислорода, то образуется пространствен- ная кристалическая структура - тетраэдр, в центре которого находится атом кремния, соединенный с четырьмя атомами кислорода в вершинах. Такая группировка называется кремнекислородным радикалом [SiO ] . Химическая связь Si - O - Si называется силоксановой, природа связи - ковалентная, энергия связи Si - O очень высока и равняется 445 кДж/моль. Поскольку устойчивое координатное число кремния равно 4, силикатные структуры полимерны. Они представлены различными типами структур - островной, кольцевой, цепочечной или слоистой, каркасной.
Состав и строение главных породообразующих минералов определяют их свойства, а следовательно, и поведение в массивах горных пород при различных механических, физических и физико-химческих воздействиях в естественных условиях залегания и при проведении горных работ. Таким образом, химия силикатов является одним из главных моментов при проектировании и технологии проведения горных работ. Кроме того, многочисленные силикатные минералы и порды широко используются как сырьевые материалы в различных технологических производствах, например, в высокотемпературных процессах (обжиг, спекание, плавление) при производстве: 1) цемента (глины, карбонаты, мергели); 2) глазурий, стекол (полевые шпаты, пегматиты, нефелины, и другие щелочные, в том цисле литиевые алюмосиликаты, циркон); 3) легких заполнителей и (вспучивающиеся при термоизоляционных порошков обжиге вермикулиты, перлиты и т.д.); 4) огнеупоров, керамических изделий (глины, каолины, силлиманиты, циркон); 5) форстеритовых огнеупоров (дуниты, оливиновые минералы, тальк, асбестовые отходы); 6) фарфора (глины, каолины и др.); 7) изоляторов (тальк); 8) каменных материалов (глины). Группа силикатов используется без обжига в качестве: 1) адсорбентов для очистки газов и вод (бентонитовые глины, цеолиты); 2) компонента буровых растворов (бентонитовые высокодисперсные глины); 3) наполнителя при производстве бумаги, резины (каолины, тальк); 4) драгоценных камней (изумруд, топаз, цветные турмалины, хризотил, голубые аквамарины и др.). Силикатные руды и минералы используют для добычи металлов, их оксидов и солей, а также для извлецения Zi (лепидолит, сподумен), CS (поллуцит), Be (берилл) и получения Ni (ревдинкит, гарниерит и др.) и Zr (циркон).
ЪДВДДДДДДДДДДДДДВДДДДДДДДДДДДДВДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДВДДДДДДДДДДДДДї і і Tип іСиликатные і Минералы і і іNіструктуры і группы ГДДДДДДДДДДДДДДДДДДДВДДДДДДДДДДДґ Свойства і і і і(радикалы) і Формула і Название і і ГДЕДДДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДДДДґ і1іОстровной і[SiO ] і Be [SiO ] іФенакит іХарактерны і і і(ортосиликат)і і Mg [SiO ] іФорстерит івысокие і і і і і(Mg,Fe) [SiO ] іОливин ітемпературы і і і і і Zr[SiO ] іЦиркон іплавления, і і і ГДДДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДДґзначительная і і і і[SiO ] - іAl O[SiO ] іДистен іплотность і і і іанионы (F ,O іCaTiO[SiO ] іТитанит і(выше3,2г/см)і і і іOH )наряду іAl (OH,F )[SiO ] іТопаз іи частота, і і і іс катионами і3Mg [SiO ]Mg(OH,F) іГумит іинтенсивная і і і іметаллов і і іокраска. і ГДЕДДДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДДДДґ і2іКольцеоб - і[Si O ] іNa Ca [Si O ] і --- іТе же, что и і і іразный і іCa (OH) [Si O ] і --- ідля островныхі і іа)2 тетраэдраі іSc [Si O ] іТройтветит іструктур і і і і і і і і і і ГДДДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДДґ і і іб)3 тетраэдраі[Si O ] іСa [Si O ] іВолластониті і і і і іBaTi[Si O ] іБенитоит і і і і і іK Z [Si O ] іВадеит і і і і ГДДДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДДґ і і ів)4 тетраэдраі[Si O ] іBa (Ti,Nb)[Si O ] іБаотит і і і і ГДДДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДДґ і і іг)6 тетраэдраі[Si O ] іAl Be [Si O ] іБерилл і і і і і іCr [Si O ] 6H O іДиоптаз і і ГДЕДДДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДДДДґ і3іЛистовой і[Si O ] іMg [Si O ](OH) іТальк іМалопрочные і і і(слоистая і і АДї іхорошо рас- і і і решетка) і[Si O ] іMg [Si O ](OH) Mg(OH)іАнтигоритіщепляющиеся і і і і і ЪДЩ іструктуры с і і і і іAl (OH) [Si O ] іКаолинит ісовершенной і і і і іKAl [AlSi O ](OH) іМусковит іспайностью і АДБДДДДДДДДДДДДДБДДДДДДДДДДДДДБДДДДДДДДДДДДДДДДДДДБДДДДДДДДДДДБДДДДДДДДДДДДДЩ
ЪДВДДДДДДДДДДДДДВДДДДДДДДДДДДДВДДДДДДДДДДДДДДДДДДДВДДДДДДДДДДДВДДДДДДДДДДДДДї і4іЦепочечный і[Si O ] іMg [Si O ] іЭнстатит іНевысокая t Cі і іили ленточныйі(пироксены) іCa(Mg,Fe,Al)[Si O ]іАвгит іплавления, і і і(бесконечные,і іCa(Mg)[Si O ] іДиопсид іплотность і і іодномерные і іLi Al[Si O ] іСподумен і(2,7 г/см ), і і іили двухмер- і іNa Al[Si O ] іЖадеит інизкая і і іные радикалы)ГДДДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДДґтвердость. і і і і[Si O ] іCa Mg [Si O ] іТремолит і і і і і(амфиболы) іNaCa [Si O ] іРоговая і і і і і і іобманка і і і і і іMg [Si O ] 3Mg(OH) іХризотил і і і і ГДДДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДДДДґ і іЦепочечные і[SiO ] іCa,Mg[SiO ] і --- іпородо - і і іметасиликаты і іMg[SiO ] і --- іобразующие і і і і іLiAl[SiO ] і --- іминералы і ГДЕДДДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДДДДґ і5іПростран- іБесконечные іSiO і іХарактерны і і іственный, ітрехмерные і і-кварц інебольшая і і ікаркасный ірадикалы і і іплотность і і і і[SiO ] или і і-тридимит, іи твердость, і і і і[Si O ] , і ікристобалитісветлая і і і ів том числе іNa[AlSiO ] іне
