Geokimia Translate
-
Upload
yhenni-octaviana -
Category
Documents
-
view
57 -
download
1
Transcript of Geokimia Translate
Beberapa termodinamika dan kimia Kristal
pengantar
dalam geokimia bab pendahuluan digambarkan sebagai berurusan dengan
kelimpahan, distribusi, dan migrasi unsur-unsur kimia, baik dalam bentuk atom atau lebih
sering sebagai partikel bermuatan atau besi. Atom dan ion memiliki kandungan energi
tertentu yang berubah ketika mereka mengalami transformasi fisik atau kimia. Dalam
redistribusi dan rekombinasidari unsur-unsur kimia dalam mineral dan batuan atom atau ion
kehilangan bagian dari energi mereka dan menghasilkan sistem yang lebih stabil. Setiap batu
mencontohkan pendingin hukum stabilitas kisi kristal, undang-undang yang mengikuti
prinsip-prinsip umum dari struktur materi dan termodinamika. Konsep geokimia benar-benar
berarti ketika mereka menunjukkan hubungan antara atom, ion, dan kisi kristal dan faktor
penentu kondisi keseimbangan mereka. Hubungan tersebut benar milik bidang kimia, tetapi
dalam pandangan signifikansi mereka dalam geokimia ringkasan singkat yang diberikan di
sini.
Dasar persamaan termodinamika
ide-idedari termodinamika yang paling mudah dalam bentuk persamaan. Hanya ringkasan
singkat dari persamaan yang disajikan di sini, untuk referensi informasi lebih lanjut harus
dilakukan untuk buku teks termodinamika kimia untuk pembahasan TurnerdanVerhoogen
(1960) dan Ramberg (1955) pada penerapan prinsip-prinsip termodinamika untuk proses
geologi.
Sistem termodinamika dicirikan oleh sifat dasar tertentu, dibagi menjadi dua jenis:
a) luas atau kapasitas properti, seperti massa, volume,dan entropi, yang bergantung pada
jumlah materi dalam sistem b) sifat intensif, seperti temperatur, tekanan, dan potensi
chemiocal, yang independen dari jumlah materi dalam sistem. Energitotal dari semua jenis
yang terkandung dalam suatu sistem yang disebut energiinternal(E). Hal ini tergantung hanya
pada keadaan sistem dan tidak dapat ditentukan dalam nilai absolut, itu adalah perubahan
energiinternal yangsistemmengalamisecara sepintasdari satu negarake yang lainyang
signifikan.
Hukum pertama termodinamika menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau
dihancurkan. jika sistem mengalami perubahan negara, dan E1 adalah energi internal di
negara bagian pertama dan e2 energi internal di negara kedua, maka deltaE, perubahan energi
internal,adalah
ΔE = E2-E1
jika dalam perubahan ini sejumlah energi q diserap oleh sistem dalam bentuk panas dan
sejumlah energi W meninggalkan sistem sebagai pekerjaan mekanik, maka
ΔE = q-w
untuk perubahan yang sangat kecil
... dE = dq-dw
pekerjaan mekanik, dw biasanya diukur oleh perubahan volume dV bertindak terhadap
tekanan hidrostatik P, dalam hal ini
dw = PDV
sehingga
dE = dq-PDV
Hukum kedua thermodinamika dapat dinyatakan dalam bentuk berikut, "dalam setiap
proses-proses reversibel berubah entropi (dS) dari sistem diukur oleh panas (dq) yang
diterima oleh suhu mutlak (T), yaitu, dS = dq / T: untuk setiap proses ireversibel spontan dS>
dq / T. "dengan demikian, untuk proses reversibel, persamaan sebelumnya dapat disajikan
kembali dalam bentuk
dE = TDS-PDV
Karena banyak proses berlangsung pada tekanan konstan dengan energi panas saja
dan energi mekanik yang terlibat dan karena dalam keadaan ini energi panas yang diserap
oleh sistem dari lingkungannya sama dengan kenaikan dalam (E + PV) fungsi sistem, ia
memiliki telah ditemukan nyaman untuk mendefinisikan fungsi H, disebut enthalpy tersebut,
sehingga
H = E + PV
maka untuk setiap transformasi sangat kecil
dH = dE + PDV+VDP
jika transformasi terjadi pada tekanan constand (yaitu, dP = 0), maka
dH = dq
yang merupakan perubahan entalpy dalam setiap proses pada tekanan konstan diukur oleh
panas yang diterima dan untuk alasan ini sering disebut sebagai panas reaksi.
Helmholtz energi bebas (A) dan energi bebas Gibbs (G) didefinisikan oleh persamaan
berikut:
A = E-TS
G = E + PV-TS
energi bebas gibbs secara khusus signifikan sehubungan dengan proses yang terjadi pada
suhu konstan dan tekanan. kondisi ini
dG = dE-T dS + P dV
jika reaksi yang reversible
dE = T dS-P dV dan dG = 0
Sekarang reaksi reversibel ini identik dengan keadaan equiliibrium, dan jadi kami
memiliki sebagai kriteria equilibirium pada tekanan constand bahwa energi bebas gibbs
(selanjutnya disebut hanya sebagai energi bebas) dari reaktan harus sama dengan yang ada
pada produk .
Semua proses geokimia dapat dianggap sebagai berjuang menuju keseimbangan, yang
mungkin didekati lebih erat ketika komposisi, temperatur, dan tekanan tetap mendekati
konstan untuk waktu yang lama(HOWEVER_.SUPERSATURATION :BELUM
DITARNSLATE)
Setiap reaksi, kimia atau fisik, da...pat dicirikan oleh suatu persamaan mewakili
transisi dari satu keadaan ke keadaan lain. jika reaktan berada dalam keseimbangan dengan
produk, AG untuk reaksi adalah nol .. Sebuah nilai negatif besar AG berarti bahwa reaksi
seperti yang tertulis cenderung untuk melanjutkan hampir sampai selesai. nilai positif yang
besar berarti bahwa reaksi seperti yang tertulis cenderung untuk melanjutkan dalam arah yang
berlawanan. sebagai contoh sederhana, kita dapat mempertimbangkan kelarutan yang solid
dalam liqiud, jika reaksi diwakili oleh persamaan S→L, Kemudian pada saturasi AG adalah
nol, sedangkan nilai negatif besar AG berarti undersaturation, yaitu, kecenderungan yang
kuat untuk membubarkan, dan nilai positif AG menandakan jenuh.
Persamaan telah diturunkan untuk mengungkapkan pengaruh suhu dan tekanan pada
keseimbangan. Untuk perubahan suhu persamaan relevan :
d(-ΔG/T)/dT = ΔH / T^2
Persamaan ini menandakan bahwa, jika ΔH positif, dan peningkatan suhu membuat
ΔG lebih negatif, yaitu, jika panas diserap dalam reaksi, peningkatan suhu menyebabkan
reaksi untuk pergi lebih hampir sampai selesai. Jika ΔH negatif, pada sisi lain, peningkatan
suhu cenderung menghambat reaksi. Pengaruh tekanan ditandai dengan persamaan dΔG / dP
= ΔV, di mana ΔV adalah perubahan agregat dalam volume yang terjadi ketika hasil reaksi
untuk penyelesaian ke arah yang ditunjukkan. Dengan demikian, jika ΔV adalah negatif,
peningkatan tekanan membuat ΔG lebih negatif, yaitu reaksi sebagai ...hasil tertulis lebih
hampir sampai selesai. Dengan kata lain, tekanan tinggi nikmat adanya bahan volume kecil,
yaitu, kepadatan tinggi. Kedua persamaan memberikan ekspresi kuantitatif untuk Prinsip Le
Chatelier, yang dapat dinyatakan demikian: Jika sistem berada dalam kesetimbangan, dalam
perubahan salah satu faktor yang menentukan kondisi kesetimbangan akan menyebabkan
kesetimbangan bergeser sedemikian rupa untuk meniadakan dampak dari perubahan tersebut.
Sebuah kesimpulan yang menarik adalah bahwa dalam meningkatnya suhu umumnya
menghasilkan beberapa jenis efek sebagai penurunan tekanan. Volume suatu zat menjadi
lebih besar pada suhu yang lebih tinggi dan tekanan rendah. Kelarutan padatan dalam cairan
meningkat sebagai aturan dengan meningkatnya suhu, tetapi biasanya berkurang dengan
tekanan tinggi.
Untuk melanjutkan reaksi kimia spontan, perlu bahwa energi bebas total dari produk
menjadi kurang bahwa dari reaktan, yaitu d G <0. nilai dG adalah ukuran kekuatan
pendorong atau afinitas reaksi. Untuk memprediksi apakah reaksi tertentu dapat terjadi oleh
karena itu perlu untuk menentukan energi bebas perubahannya. Faktor-faktor yang
mempengaruhi perubahan energi bebas adalah (a) sifat dari reaktan dan produk reaksi, (b)
sate mereka agregasi, (c) saat ini jumlah relatif, dan (d) tekanan dan temperatur. Penentuan
eksperimental dari perubahan energi bebas, dari suatu reaksi kimia seringkali sangat sulit.
Namun demikian, jika diskusi terbatas pada negara-negara standar reaktan dan produk reaksi,
dan panas data kapasitas yang tersedia, masalah sering disederhanakan, karena energi bebas
molal pembentukan senyawa kimia di sates standar mereka sekarang dikenal. Dalam kondisi
seperti perubahan energi bebas hanyalah jumlah dari energi bebas produk dari reaksi
dikurangi jumlah dari energi bebas dari zat bereaksi. Ini energi bebas diperoleh dengan
mengalikan energi bebas standar molal pembentukan masing-masing zat dengan jumlah mol
yang masuk ke dalam reaksi. Sayangnya, sedikit data yang belum tersedia pada energi bebas
dari silikat, namun informasi ini secara bertahap akumulasi.
Nilai utama termodinamika dalam geokimia adalah bahwa ia menyediakan
pendekatan umum untuk masalah stabilitas, keseimbangan, dan perubahan kimia. Bahkan
dengan data kualitatif memungkinkan prediksi yang dibuat mengenai kursus kemungkinan
semua jenis transformasi. Dalam reaksi dimana energi bebas dari semua fase yang mungkin
dikenal di bawah kondisi tertentu, persamaan termodinamika memungkinkan perhitungan
jumlah relatif dari reaktan dan produk pada kesetimbangan. Jika jumlah produk pada
kesetimbangan ditemukan menjadi sangat kecil, maka reaksi tidak disukai di bawah kondisi
tertentu. Jika jumlah produk besar, reaksi yang disarankan adalah salah satu yang dapat
diharapkan untuk pergi di bawah kondisi tertentu. Dalam proses geokimia, banyak yang
berlanjut dalam keadaan yang tidak bisa direproduksi di laboratorium, termodinamika
menyediakan mungkin terjadi, meskipun kita tidak bisa direproduksi secara eksperimen.
Adalah penting untuk menyadari, bagaimanapun, bahwa termodinamika tidak dapat
memprediksi tingkat di mana reaksi akan dilanjutkan dan tidak menceritakan apa-apa tentang
mekanisme reation tersebut.
HALAMAN 71 -72(ONE- REACTION ::BELUM DITRANSLATE)
Bahkan jika semua data termodinamika yang bersangkutan tidak tersedia, miyashiro
( 1960 ) telah memberi tahu bahwa hal ini sering mungkin untuk memperoleh informasi yang
berguna dari memanaskan reaksi saja, jika reaksi melibatkan hanya padatan, situasi umum di
bawah kondisi geologi. Jika semua reaktan dan produk yang berada dalam keadaan padat
panas kapasitas perubahan yang kecil dan dapat diabaikan. Dalam kondisi seperti ini energy
bebas ΔGT.p reaksi pada suhu T˚K dan tekanan p atm diberikan oleh persamaan berikut :
ΔGT.p = ΔH˚298-T ΔS˚298 + PΔV
ΔH˚298 = panas dari reaksi pada 298 . 16˚K, i.e., 25˚C, dan 1 atm
ΔS˚298 = entropi dari reaksi 298 . 16˚K dan 1 atm
... dengan semua tahapan dalam keadaan padat, ΔS˚298 dan ΔV adalah biasanya sangat kecil
dibandingkan dengan ΔH˚298 . panas seperti reaksi di 25˚Cdan 1 atm hampir sama dengan
energi bebas dari reaksi yang sama pada setiap suhu dan tekanan (ΔGT.p). dengan kata lain,
dalam reaksi melibatkan padat fase hanya, energi bebas reaksi biasanya hampir konstan
sepanjang berbagai suhu dan tekanan. ini diilustrasikan oleh reaksi :
MG2SiO4 + SiO2 = 2MgSiO3 (1)
panas dari reaksi ΔH˚298 = -2300 kal/mol
entropi dari reaksi ΔS˚298 = -0,35 kal/..mol
perubahan volume ΔV = -4,0 cm3/mol
energy bebas dari reaksi ΔGT.p = -2300 + 0,35 T – 0,097 P
(istilah ΔV harus dibagi dengan 41,3 untuk mengubahnya menjadi kal/mol).
hal 73 however-processes
Namun, perbedaan energi bebas reaksi (1) dan reaksi (2) di atas tidak besar. dan tekanan
tinggi, seperti pada kedalaman 100-200 km, bisa diharapkan untuk memesan urutan nilai-
nilai energi bebas. di bawah ini undersaturation silika keadaan mungkin mengakibatkan
konversi albite ke nepheline sebelum konversi piroksen ke olivin. Pertimbangan yang
mengkristal dalam kerak seperti batu plagioklas-olivin mungkin mengkristal dalam mantel
atas seperti batu nepheline-piroksen. keuntungan yang unik dari data termodinamika adalah
bahwa mereka memfasilitasi ekstrapolasi data laboratorium pada kondisi yang lebih ekstrim
yang dapat diharapkan dalam Proses geologi
KEADAAN MATERI
Geokimia sebagian besar berkaitan dengan transformasi materi dari satu bagian ke
bagian yang lain, seperti yang dicontohkan oleh kristalisasi magma, pelapukan batuan,
pengendapan garam dari solusi, dan umumnya pembentukan mineral melalui berbagai
temperatur , tekanan, dan lingkungan kimia. Proses ini melibatkan perubahan bagian di
seluruh atau sebagian dari materi. Tiga jenis materi diakui: padat, cair dan gas. Divisi ini
adalah salah satu yang berguna, namun harus bagian-bagian yang tajam ditandai dari satu
sama lain dengan sifat khas, tetapi di bawah beberapa kondisi batas kekurangan definisi, dan
gas cair transisi padat mungkin terus-menerus ketimbang terputus.
Dalam hal teori atom, keadaan berkisar materi dari gangguan atom lengkap dalam gas
untuk menyelesaikan pesanan dalam kristal. Namun, secara lengkap adalah sebuah konsep
abstrak dan exis hanya dalam kristal sempurna pada nol mutlak. pada setiap suhu di atas nol
mutlak energi kinetik dari atom menyebabkan mereka bergetar tentang posisi rata-rata
mereka dalam kisi kristal. Jika energi kinetik dari atom menjadi cukup besar, kristal
kehilangan kekakuan, yaitu, meleleh atau composist tersebut. Biasanya, visi mengambil
tempat pada suhu definity, namun pertimbangan teoritis menunjukkan bahwa titik leleh
adalah suhu, mungkin terlalu kecil untuk mengukur tapi tetap vinite dalam teori. Lebur - titik
rentang telah dilayani dari eksperimental. mengejar khusus fenomena ini digambarkan oleh
beberapa zat organik kompleks yang mencair untuk memberikan cairan di mana molekul
masih mempertahankan satu - atau dua - dimensi orientasi, yang merupakan kerugian pada
masih ia suhu.
Cairan yang sebelumnya dianggap lebih mirip dengan gas daripada padat, dan
memang di luar titik kritis perbedaan antara cairan dan gas tidak lagi memiliki validitas. pada
suhu dan tekanan baik melenguh titik kritis, bagaimanapun, cairan menyerupai padatan.
Mereka x difrak sinar, dan efek difcration menunjukkan gelar cukup agar ada dalam susunan
atom atau molekul. Gelas hanyalah cairan mengumpulkan Super diselenggarakan bersama
oleh obligasi memperpanjang troughout struktur, sebanyak di crystalin dari dari substansi
yang sama. Perbedaan penting adalah bahwa dalam kristal dari atom diatur dalam jaringan
periodik simetris, sedangkan di gelas tingkat orientasi dan periodisitas jauh lebih rendah.
Semua materi berusaha untuk mencapai kesetimbangan dengan lingkungannya. untuk
mencapai hal ini atom-atom mencoba untuk mengatur diri sedemikian rupa sehingga energi
bebas dari sistem minimum, dan dalam keadaan padat pengaturan ini biasanya tergolong
struktur kristal. dalam hal geologi, mineral yang terbentuk yang paling sesuai dengan
lingkungan fisik dan komposisi sebagian besar sistem. glasses fase metastabil, dan bahkan
sulit mereka dapat bertahan untuk jangka waktu yang hampir tidak terbatas mereka selalu
cenderung berubah menjadi bentuk kristal. sehingga glasses jarang terjadi dalam batuan, dan
terjadinya mereka menandakan kondisi yang tidak biasa dari komposisi dan formasi
JENIS KRISTAL
Yang paling karakteristik kristal yang telah tanah berenda adalah bentuk eksternal
mereka. kristalografi morfologi studi tentang hubungan geometris wajah kristal, telah
menunjukkan bahwa kristal setiap dapat diklasifikasikan ke dalam salah satu dari 32 kelas
berdasarkan simetri. s Haüy, pada awal abad mempertahankan concelved bahwa kompleks
geometris kristal menghadapi karakteristik zat homogen harus ditentukan oleh struktur
internal, susunan molekul atau atom. pada tahun 1912 kebenaran konsepsi Haüy yang
ditunjukkan eksperimental ketika penemuan difraksi sinar x oleh kristal menunjukkan bahwa
dalam keadaan kristal ada pengaturan, teratur sistematis atom. Susunan atom sangat
ditentukan sifat kimia dan fisik dari senyawa kristal dan dengan demikian fitur dasar.
Prinsip struktur Kristal
Sejak tahun 1912 struktur kristal zat banyak mineral determined.since telah
menyediakan sumber siap zat baik mengkristal, banyak pekerja awal di bidang ini secara
alami digunakan mereka untuk penyelidikan struktur kristal. Sebagai hasilnya, dan
untungnya bagi kemajuan geokimia, struktur mineral banyak bekerja relatif cepat
Unit dasar dalam semua struktur kristal adalah atom (atom panjang juga termasuk ion
di discuccion ini), yang mungkin, bagaimanapun, dihubungkan dengan atom lain dalam
kelompok berperilaku sebagai satu kesatuan dalam struktur. kita dapat mempertimbangkan
atom sebagai yang terdiri dari muatan listrik didistribusikan melalui bola kecil yang memiliki
radius yang efektif dari urutan 1 A (10-8 cm).
Berbagai jenis linkage interatomik diklasifikasikan menjadi empat jenis obligasi:
ikatan logam bertanggung jawab atas koherensi logam, ikatan ionik atau polar, yang
merupakan keterkaitan dalam garam seperti natrium klorida, homopolar atau
mengkoordinasikan hadir link dalam kristal tersebut sebagai berlian, dan ikatan der Waals
yang residual atau van, yang bertanggung jawab atas koherensi gas-gas lembam ketika kental
untuk padatan pada suhu rendah. Keempat jenis obligasi semua memberikan sifat-sifat
karakteristik untuk zat di mana mereka terjadi dan memberikan dasar yang nyaman untuk
klasifikasi struktur kristal. Lebih dari satu jenis obligasi dapat terjadi dalam senyawa tunggal,
tipe homodesmic hadir. dalam struktur heterodesmic sifat fisik, seperti kekerasan, kekuatan
mekanik, dan titik leleh, pada umumnya ditentukan oleh obligasi terlemah, yang adalah yang
pertama untuk menderita gangguan di bawah tekanan mekanik atau termal meningkat.
Ini harus selalu menyadari bahwa meskipun keempat jenis ikatan memiliki terdefinisi
dengan baik sifat klasifikasi adalah sewenang-wenang sejauh ikatan dalam banyak senyawa
mungkin lebih atau kurang perantara. Obligasi oksigen silikon dalam silika dan silikat yang
tidak murni ionik atau kovalen murni tetapi menengah di alam.
Hampir semua mineral yang umum dapat dilihat sebagai struktur ion, dan kita dapat
mempertimbangkan therm sebagai senyawa anion oksigen dengan hampir semua unsur
lainnya (kecuali halogen) bertindak sebagai kation.
Karena jari-jari anion tergantung pada struktur atom, hal itu berkaitan dengan posisi
unsur dalam tabel periodik. aturan berikut ini umumnya berlaku:
1. Untuk elemen dalam kelompok yang sama dari tabel periodik, peningkatan jari-jari ion
sebagai nomor atom dari peningkatan unsur, misalnya Be2 +0,35, Mg2 + 0.66, Ca2 + 0,99,
Sr2 1,12, Ba2 + 1,34. ini, tentu diharapkan karena untuk elemen dalam kelompok yang sama
dari tabel periodik jumlah orbit elektron di sekitar inti, dan karenanya peningkatan jari-jari,
efektif turun kolom
2.
3.
Kontradiksi jelas untuk aturan pertama adalah penyediaan kelangkaan elemen bumi.
ion 3valen mengalami penurunan radius dgn peningkatan nomor atom, dari 1,14 Lu 3+ ke
o,85 Lu 3+. ini fitur yang luar biasa, yang dikenal sebagai kontraksi lantanida, ini merupakan
konsekuensi untuk membangun elektron dari penambahan kerangka baru. sebagai hasil
peningkatan pengisisan nuklear menghasilkan peningkatan aksi pada elektron terluar dan
penurunan radius. lantanida konstraksi juga mempengaruhi geokimia dari elemen yang
diikuti hafnium, tantalum mempunyai jari2 hampir sama dgn elemen dalam spu, zirkon dan
niobium dan krn itu memperlihatkan keidentikan crystallochemical.
Dalam struktur ionik setiap ion cenderung mengelilingi dirinya dengan ion muatan
yang berlawanan, jumlah yang dapat dikelompokkan sekitar ion pusat tergantung pada rasio
radius antara keduanya. Angka 4.2 adalah representasi planar hubungan. dengan asumsi
bahwa ion bertindak bola kaku jari-jari tetap, pengaturan stabil kation dan anion untuk rasio
radius tertentu dapat dihitung dari pertimbangan murni geometris. tabel 4.2 memberikan rasio
radius dan diprediksi bilangan koordinasi sehubungan dengan oksigen untuk kation biasa,
bersama-sama dengan koordinasi yang benar-benar diamati dalam mineral. korelasi erat
antara pengamatan dan prediksi menegaskan asumsi bahwa ion bertindak sebagai wilayah
radius tertentu, untuk kation lebih besar dari oksigen, namun, jumlah koordinasikurang
didefinisikan dengan baik, karena pengelompokan yang kurang teratur.
Banyak kation terbentuk secara eksklusif dalam koordinasi tertentu, yang lainnya,
misalnya, aluminium, yang memiliki rasio radius tergeletak di dekat batas teoritis antara dua
jenis koordinasi, dapat terjadi di kedua. Dalam kasus seperti koordinasi adalah sampai batas
tertentu dikendalikan oleh suhu dan tekanan di mana kristalisasi terjadi. Suhu tinggi dan
tekanan rendah mendukung koordinasi yang rendah.
Struktur senyawa ion ditentukan terutama oleh tuntutan stabilitas geometris dan
listrik. ukuran relatif dari ion dan modus dari kemasan harus menghasilkan ion-ion yang lebih
atau kurang kaku diselenggarakan dalam struktur, seperti dalam sebuah rumah yang dibangun
dari blok, di mana setiap blok harus mendukung tetangganya. lebih dari satu struktur dapat
memenuhi persyaratan ini, dalam hal ini yang paling stabil akan bahwa yang energi potensial
dari ion yang terendah.
Tabel 4.1 Hubungan antara jumlah radius ratioand koordinasi untuk ion sebagai bola kaku
radius rasio pengaturan bilangan koordinasi anion sekitar kation kation
0,15-0,22 sudut dari sebuah segitiga sama sisi 3
0,22-0,41 sudut tetrahedron 4
0,41-0,73 sudut dari 6 segi delapan
0,73-1 sudut kubus 8
1 terdekat kemasan 12
Syarat kestabilan adalah jumlah muatan positif dan negatif pada ion harus seimbang.
Hal ini tidak dicapai dengan pasangan dari kation individu dan anion, muatan positif pada
kation harus seimbang dengan anion sekitarnya, jumlahnya ditentukan oleh ukuran relatif ion,
bukan dari valensinya. Pauling menyatakan ini dalam aturan berikut: "Dalam struktur yang
stabil kekuatan total obligasi yang mencapai valensi anion dari semua kation tetangga sama
dengan jumlah muatan anion." Ini mengungkapkan kecenderungan struktur apapun untuk
mengasumsikan konfigurasi energi potensial minimum, di mana muatan pada ion yang jauh
dinetralkan oleh tetangga dekatnya.
Aturan ini mungkin tampak lebih atau kurang jelas, tetapi sangat signifikan dalam
kondisi ketat memaksakan pada konfigurasi geometris struktur, terutama zat kompleks seperti
silikat. hal itu dapat disebut prinsip kardinal kimia mineral.
Prinsip-prinsip di atas merupakan dasar untuk kimia kristal mineral. Mereka
mengungkapkan kondisi energi potensial rendah dan sebagainya untuk stabilitas yang tinggi.
hanya senyawa sangat stabil dapat terjadi sebagai mineral, senyawa yang kurang stabil baik
tidak membentuk di alam atau segera terurai. Senyawa buatan telah dibuat di mana prinsip-
prinsip umum dari struktur kristal tidak diikuti m namun zat tersebut tidak ditemukan sebagai
mineral.
KELOMPOK III
Struktur silikat
Dalam semua struktur silikat sejauh diselidiki (kecuali yang terbentuk pada tekanan yang
ekstrim) silikon terletak di antara empat atom oksigen. Pengaturan ini tampaknya bersifat
universal dalam senyawa, dan ikatan antara silikon dan oksigen begitu kuat bahwa empat
oksigen selalu ditemukan di sudut tetrahedron dari dimensi hampir konstan dan bentuk
reguler, apapun sisa struktur mungkin seperti . Jenis silikat yang berbeda muncul dari
berbagai cara di mana ini tetrahedral silikon-oksigen yang terkait satu sama lain, mereka
mungkin ada sebagai unit terpisah dan berbeda, atau mereka dapat dihubungkan oleh sudut
berbagi. klasifikasi silikat didasarkan pada jenis hubungan yang adalah sebagai berikut.
1. Kelompok tetrahedral Independen: tipe ini tetrahedral silikon-oksigen yang hadir sebagai
entitas yang terpisah. Komposisi yang dihasilkan adalah SiO4, dan mineral yang khas adalah
forsterit, Mg2SiO4. Pembagian silikat dikenal sebagai nesosilicatcs.
2. Hingga terkait kelompok tetrahedral: tipe ini tetrahedral silikon-oksigen dihubungkan oleh
berbagi satu oksigen antara setiap dua tetrahedral. Jika dua tetrahedral dihubungkan dengan
cara ini, komposisi yang dihasilkan adalah Si2O7: mineral khas akermanite, Ca2MgSi2O7
dan zat tersebut digolongkan sebagai sorosilicates. Jika lebih dari dua tetrahedral begitu
terkait, ditutup unit cincin-seperti struktur terbentuk, memberikan si2O3n komposisi. Rings
mengandung sampai enam SiliconS dikenal. Contoh umum adalah benotoire, BaTiSi3O9,
dengan tiga tetrahedral terkait, dan beryl,, be3Al2Si6O18 dengan enam. Pembagian silikat
dikenal sebagai cyclosilicates.
3. Struktur rantai: tetrahedral bergabung bersama untuk menghasilkan rantai batas terbatas.
Ada dua modifikasi utama struktur ini menghasilkan komposisi yang agak berbeda (a) rantai
tunggal, di mana Si: O adalah 1: 3, ditandai dengan pyroxenes, dan (b) rantai ganda, di mana
tetrahedral alternatif di dua rantai tunggal paralel cross-linked dan si: rasio O adalah 1: 4,
ditandai dengan amfibol. Rantai ini yang tak terbatas dalam batas, yang memanjang ke arah
kristal, dan terikat satu sama lain oleh unsur-unsur logam. Ini divisi dari silikat dikenal
sebagai inosilicates.
4.Struktur Lembar: tiga oksigen dari setiap tetrahedron dibagi dengan tetrahedral yang
berdekatan untuk membentuk lembaran datar diperpanjang. Ini adalah struktur double-rantai
inosilicate diperpanjang tanpa batas dalam dua arah, bukan hanya satu. Linkage ini
memberikan rasio Si: O dari 2: 5 dan merupakan unit mendasar dalam semua struktur mika
dan tanah liat. Lembaran membentuk jaringan planar heksagonal bertanggung jawab atas
karakteristik utama dari mineral dari kebiasaan ini jenis-mereka yang diucapkan
pseudohexagonal dan sempurna paralel pembelahan basal dengan bidang lembaran.
Pembagian silikat dikenal sebagai phyllosilicates.
5. Tiga-dimensi jaringan: setiap SiO4 tetrahedron saham seluruh pelosok dengan tetrahedral
lainnya, memberikan jaringan tiga dimensi di mana Si: O adalah rasio 1: 2. Berbagai bentuk
silika - kuarsa, tridimit, kristobalit-memiliki pengaturan ini. Silikon quadrivalent yang
seimbang dengan dua atom oksigen bivalen. Dalam silikat jenis ini silikon sebagian
digantikan oleh aluminium sehingga komposisinya (Sial) O2. Penggantian Al3-untuk Si4 +
memerlukan ion positif tambahan dalam rangka untuk mengembalikan netralitas listrik. Para
feldspar dan zeolit adalah contoh dari pembagian silikat, yang dikenal sebagai tektosilicates.
Semua mineral silikat dapat ditempatkan dalam salah satu jenis yang tercantum dalam Tabel
4.3 (tipe yang lebih dari satu beberapa keterkaitan dalam struktur).
Yang lainnya consitituents struktur silikat, seperti atom oksigen tambahan, gugus hidroksil,
molekul air, dan kation. Diatur dengan kelompok silikat sedemikian rupa untuk menghasilkan
struktur mekanis stabil dan netral. Aluminium, setelah silikon kation paling melimpah di
kerak bumi, memainkan peran yang unik. Sebagaimana dibahas sebelumnya, itu adalah stabil
baik dalam koordinasi empat kali lipat dan enam kali lipat. Hal ini dapat menggantikan
silikon dalam kelompok SiO4 dan juga koordinasi enam umum catios-Mg 2 +, Fe2 +, Fe3 +,
dll