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