Silīcija dioksīda tetraedrs definēts un izskaidrots

Lielākais vairums Zemes iežu minerālu no garozas līdz dzelzs serdeņam ir ķīmiski klasificēti kā silikāti. Šie silikāta minerāli visi ir balstīti uz ķīmisku vienību, ko sauc par silīcija tetraedru.

Abas ir līdzīgas (bet nevienu nevajadzētu sajaukt ar silikons, kas ir sintētisks materiāls). Silīciju, kura atomu skaitlis ir 14, 1824. gadā atklāja zviedru ķīmiķis Jēns Jēkabs Berzeliuss. Tas ir septītais visbagātākais elements Visumā. Silīcija dioksīds ir silīcija oksīds, tātad otrs nosaukums - silīcija dioksīds, un ir smilšu galvenā sastāvdaļa.

Silīcija dioksīda ķīmiskā struktūra veido tetraedru. Tas sastāv no centrālā silīcija atoma, ko ieskauj četri skābekļa atomi, ar kuriem centrālais atoms ir saistīts. Ģeometriskajai figūrai, kas novilkta ap šo izvietojumu, ir četras malas, katra puse ir vienādmalu trīsstūris - a tetraedrs. Lai to iecerētu, iedomājieties trīsdimensiju lodveida un nūjas modeli, kurā trīs skābekļa atomi aiztur savus centrālais silīcija atoms, līdzīgi kā trīs ķebļa kājas, ceturtajam skābekļa atomam pieturoties tieši virs centrālais atoms.

Ķīmiski silīcija dioksīda tetraedrs darbojas šādi: Silīcijam ir 14 elektroni, no kuriem divi riņķo kodolu iekšējā apvalkā un astoņi aizpilda nākamo apvalku. Četri atlikušie elektroni atrodas tā tālākajā "valences" apvalkā, atstājot četrus elektronus īsus, šajā gadījumā izveidojot a katjonu ar četriem pozitīviem lādiņiem. Četrus ārējos elektronus viegli aizņemas citi elementi. Skābeklim ir astoņi elektroni, atstājot divus īsus par pilnu otro apvalku. Tās izsalkums pēc elektroniem padara skābekli tik spēcīgu oksidētājs, elements, kas var izraisīt vielu zaudēšanu elektroniem un dažos gadījumos arī noārdīties. Piemēram, dzelzs pirms oksidācijas ir ārkārtīgi spēcīgs metāls, līdz tas tiek pakļauts ūdenim, tādā gadījumā tas veido rūsu un noārdās.

Kā tāds skābeklis lieliski sader ar silīciju. Tikai šajā gadījumā tie veido ļoti spēcīgu saiti. Katrs no četriem tetraedra skābekļiem dala vienu elektronu no silīcija atoma kovalentā saitē, tāpēc iegūtais skābekļa atoms ir anjons ar vienu negatīvu lādiņu. Tāpēc tetraedrs kopumā ir spēcīgs anjons ar četriem negatīviem lādiņiem, SiO₄^4–.

Silīcija dioksīda tetraedrs ir ļoti spēcīga un stabila kombinācija, kas viegli savienojas kopā ar minerāliem, sadalot skābekli to stūros. Izolēti silīcija dioksīda tetraedri rodas daudzos silikātos, piemēram, olivīnā, kur tetraedru ieskauj dzelzs un magnija katjoni. Tetraedru pāri (SiO₇) sastopami vairākos silikātos, no kuriem vispazīstamākais, iespējams, ir hemimorfīts. Tetraedra gredzeni (Si₃O₉ vai Si₆O₁₈) sastopami attiecīgi retajā benitoitā un kopējā turmalīnā.

Lielākā daļa silikātu tomēr tiek būvēti no garajām ķēdēm, loksnēm un silīcija dioksīda tetraedra karkasiem. piroksēni un amfiboliem ir attiecīgi vienreizējas un divkāršas silīcija tetraedra ķēdes. Saistītās tetraedras loksnes veido micas, māli un citi philosilicate minerāli. Visbeidzot, ir tetraedru ietvari, kuros katrs stūris ir sadalīts, iegūstot SiO₂ formula. Kvarcs un feldspars ir ievērojamākie šāda veida minerāli.

Ņemot vērā silikātu minerālu izplatību, var droši teikt, ka tie veido planētas pamatstruktūru.