Презентация по химии: "Силикатные минералы – основа земной коры"

ГАПОУ СО «Калининский техникум агробизнеса»

Силикатные минералы – основа земной коры

Подготовила: Данилова Т.В. , преподаватель

химии высшей квалификационной категории

Содержание силикатов в земной коре

Общее количество минеральных видов - около 800 ( ~ 30% от общего числа минералов). Слагают ~95% объема горных пород земной коры и 75% ее массы. Обнаружены в каменных метеоритах и космической пыли.

Минералы

Содержа-ние,%

Полевые шпаты

57

Амфиболы и пироксены

13

Кварц

11

Слюды

11

Оливин

3

Состав и структура силикатов

Имеют сложный химический состав, характерны изоморфные замещения одних химических элементов другими. Главные элементы, входящие в состав силикатов: O , Si , Al , Fe 2+ , Fe 3+ , Mg , Mn , Ca , Na , K , а также Li , B , Be , Zr , Ti , F , H , виде (OH) 1- или H 2 O и др.

• Во всех силикатах атомы кремния имеют по отношению к кислороду четвертую координацию , они образуют вместе с кислородом, как в кварце, кремнекислородные тетраэдры ( SiO 4 ) 4- . Связи кремния с кислородом смешанные ионно-ковалентные.

Кремнекислородный тетраэдр

Кремнекислородные и алюмокислородные тетраэдры - основа строения силикатов и алюмосиликатов

4-

SiO 4

5 -

AlO 4

• Кремнекислородные тетраэдры могут быть одиночными , и тогда они соединяются в общей структуре минерала через катионы, но могут и полимеризоваться , образуя различные анионные группировки .

• Полимериза́ция (др.-греч. πολυμερής — состоящий из многих частей) — процесс образования высокомолекулярного вещества (полимера) путём многократного присоединения молекул низкомолекулярного вещества

• Алюминий в силикатах может быть катионом , занимая позиции в октаэдрических пустотах, и может входить в тетраэдры (А lO 4 ) 5- , занимая в структуре минералов позиции, адекватные с кремнием.

• Например, в каолините Al 2 ( Si 2 0 5 )( OH ) 4 алюминий является катионом и имеет координационное число шесть, а в микроклине K ( AlSi 3 0 8 ) он входит в анионный радикал минерала, занимает такие же позиции, как и кремний, т.е. размещается в центре тетраэдров .
• Минералы первого типа называются силикатами алюминия , второго —

алюмосиликатами .

• Помимо кремнекислородных анионных радикалов во многих силикатах и алюмосиликатах есть дополнительные анионы — (ОН) - , (С0 3 ) 2- , ( S 0 4 ) 2- , ( S 2 ) 2- и др.

• Структуры силикатов очень разнообразны.

Это вызвано :

1. многочисленностью способов полимеризации групп ( Si 0 4 ) 4 - и (А lO 4 ) 5 - с возникновением анионных комплексов разной конфигурации и размеров.

2 . в состав силикатов и алюмосиликатов входит в общей сложности около 60 — 70 химических элементов с разным размером ионов и характером осуществляемых ими связей.

СПОСОБЫ СОЧЛЕНЕНИЯ

КРЕМНЕКИСЛОРОДНЫХ ТЕТРАЭДРОВ

разнообразие силикатов

Структурные

типы силикатов

каркасные

островные

цепочечные

ленточные

( поясные )

листовые

( слоевые )

Каркасные силикаты

Кристаллохимическая структура - трехмерный каркас кремне- и алюмокислородных тетраэдров, соединенных катионами металлов

• Группа полевых шпатов
• Группа нефелина

Структура полевых шпатов

Полевые шпаты

в зависимости от состава катионов

К, Na

Ca , Na

Калинатровые

(ортоклаз, микроклин)

Кальциево-натровые

(плагиоклазы)

Ортоклаз (от греч. «ортос» - прямой и «клазис» - расщепление )

К [ АlSi 3 О 8 ]

Наиболее характерны кристаллы

призматического облика

Сингония Моноклинная

Цвет Бесцветный, зеленоватый,

серый, розовый

Блеск Стеклянный

Твёрдость 6

Спайность совершенная по (001) и (010)

Плотность 2,56 г/см3

Микроклин

K [ AlSi 3 O 8 ] – полиморфная модификация ортоклаза, сингония триклинная. Отличается от ортоклаза тем, что угол между плоскостями спайности несколько меньше 90*.

Амазонит – сине-зеленая разновидность микроклина

Кальциево-натровые полевые шпаты = = Плагиоклазы

Название – от греч. “плагиос” — косой, “клазис” — разлом, так как у минералов этой группы плоскости спайности расположены под углом друг к другу.

Образуют изоморфный ряд минералов, отличающихся содержанием Na и Са. Чисто натриевый плагиоклаз— альбит имеет химическую формулу Na[AlSi 3 O 8 ] , формула чисто кальциевого плагиоклаза — анортита Ca[Al 2 Si 2 O 8 ] .

Свойства плагиоклазов

Форма Пластинчатые и столб-чатые призматические кристал-лы, зернистые и плотные агрегаты

Сингония Триклинная

Цвет Светлый, степень потемне-ния возрастает от альбита к анортиту

Блеск Стеклянный до перламут-рового

Твердость 6

Спайность Совершенная по двум плоскостям

Плотность 2,62 - 2,76 г/см3

Разновидности плагиоклазов

Название минералов

Кислые

Альбитовая

составляющая, %

Альбит

Анортитовая

составляющая, %

От 100 до 90

Олигоклаз

Основные

От 0 до 10

От 90 до 70

Андезин

Лабрадор

От 70 до 50

От 10 до 30

От 30 до 50

От 50 до 30

Битовнит

От 50 до 70

От 30 до 10

Анортит

От 70 до 90

От 10 до 0

От 90 до 100

Альбит

Лабрадор

Анортит

Нефелин

Na[AlSi0 4 ]

Форма Призматические коротко-

столбчатые кристаллы,

крупнозернистые массы

Сингония Гексагональная

Цвет Бесцветный, зеленоватый,

серый, красноватый

Блеск Жирный

Твёрдость 5-6

Спайность несовершенная

Цепочечные силикаты

4-

Группа пироксенов R 2 [Si0 6 ]

Форма кристаллов Призматическая

Сингония Моноклинная, ромбическая

Твёрдость 5,5-6

Спайность Две системы плоскостей спайности под углом 87*

(Si0 3 ) 2- (Si 2 0 6 ) 4- (Si 4 0 12 ) 8 - (Si 5 0 15 ) 10 -

Моноклинные пироксены

Авгит

Эгирин

Диопсид

Ленточные силикаты

6-

Группа амфиболов R 7 (OH) 2 [Si 4 O 11 ] 2

(от греч «амфиболос» - неясный из-за разнообразия химического состава и внешнего вида)

Форма кристаллов Призматическая, иногда лучистого и игольчатого вида

Сингония Моноклинная

Твёрдость 5,5-6

Спайность Две системы плоскостей спайности под углом 56*

Излом Занозистый

Амфиболы

Тремолит

Роговая обманка

Актинолит

Ленточные силикаты Группа эпидота R 2 + R 3 (OH)[Si 3 O 12 ]

2+

3+

Форма Призматические кристаллы, зернистые массы, радиально-лучистые агрегаты

Сингония Моноклинная

Цвет Фисташково-зеленый,

грязно-зеленый, реже - черный

Блеск Стеклянный

Твёрдость 6,5-7

Спайность совершенная по одному направлению

Излом Занозистый, неровный

Островные и кольцевые силикаты

Кристаллохимическая структура - соединенные катионами металлов

- изолированные тетраэдры [SiO 4 ] ,

- группы из двух тетраэдров [Si 2 O 7 ] ,

- кольца из трех тетраэдров [Si 3 O 9 ] ,

- кольца из четырех тетраэдров [Si 4 O 12 ] ,

- кольца из шести тетраэдров [Si 6 O 18 ] ,

Островные силикаты

Группа оливина ( Mg,Fe) 2 [SiO 4 ] - изоморфный ряд ( Mg) 2 [SiO 4 ] ( Fe) 2 [SiO 4 ] форстерит фаялит

Промежуточная разновидность –

оливин

Форма Кристаллы бипира-мидального, короткоприз-матического облика, чаще плотные кристаллические массы

Сингония Ромбическая

Цвет Оливково-желтый, зе-

леный, черный

Блеск Стеклянный

Твёрдость 6,5-7

Спайность несовершенная

Оливины

Форстерит

Фаялит

Оливин

Топаз

Al 2 [SiO 4 ](F,OH) 2

Форма Типичны кристаллы призматического облика в комбинации с плоскостями и дипирамидами

Сингония Ромбическая

Цвет Бесцветный, голубой, розовый, желтый, красно-ватый

Блеск Стеклянный на гранях, жирный на изломе

Твёрдость 8

Спайность совершенная по одному направлению

Излом раковистый, по плоскости спайности ровный

Кольцевые силикаты

Группа гранатов – сложный изоморфный ряд. От химического состава зависят физические свойства.

Минералы

Пироп

Состав

Mg 3 Al 2

[Si 4 O 12 ]

Гроссу-ляр

Цвет

Ca 3 Al 2

[Si 4 O 12 ]

Кроваво-

красный

Твердость

Спессар-тин

Mn 3 Al 2

[Si 4 O 12 ]

7,0-7,5

Альма-дин

Желтый,свет-

ло-зеленый

Оранжево-

желтый,

бурый

Fe 3 Al 2

[Si 4 O 12 ]

Уваро-вит

6,5-7,0

7,0-7,5

Ca 3 Cr 2

[Si 4 O 12 ]

Красно-бурый

до черного

Андра-дит

7,0-7,5

Изумрудно-

зеленый

Ca 3 Fe 2

[Si 4 O 12 ]

6,5-7,0

Черный

6,5-7,0

Форма Типичны кристаллы формы ромбододекаэдра, тетрагонтриоктаэдра и их комбинаций

Сингония Кубическая

Цвет Разный, зависит от хи- состава катионов

Блеск Стеклянный

Твёрдость 6,5-7,5

Спайность несовершенная

Плотность 3,51-4,25

Гранаты

Альмандин

Уваровит

Андрадит

Гроссуляр

Пироп

Спессартин

Группа Турмалина

Na(Mg,Fe) 3 Al 6 (BO 3 ) 3 [Si 6 O 18 ](OH,F) 4

Форма Типичны призма-тические и игольчатые кристаллы, радиально-лучистые и волокнистые агрегаты

Сингония Тригональная

Цвет Разный – от светлых тонов до бурых и черных

Блеск Стеклянный

Твёрдость 7-7,5

Спайность Несовершенная

Для кристаллов

характерна про-

дольная штрихов-

ка и сечение в фо-

рме сферического

треугольника

Турмалиновый агрегат

Берилл ( Be 3 Al 2 [Si 6 O 18 ] ) c разновидностями изумруд и аквамарин

Форма Типичны кристаллы формы гексагональгной призмы

Сингония Гексагональная

Цвет Зеленый, желтовато-белый, серый

Блеск Стеклянный

Твёрдость 7,5-8

Спайность Несовершенная

Излом Раковистый, неровный

Изумруд

Аквамарин

Дистен (кианит) Al 2 [SiO 4 ]O

Форма Кристаллы удлиненно-призматические, волокнистые агрегаты

Сингония Триклинная

Цвет Синий разных оттенков, серый

Блеск Стеклянный

Твёрдость 6 в поперечном и 4,5 в продольном напра-влении

Спайность Средняя

Излом Занозистый

Листовые (слоистые) силикаты

В основе кристаллохимической структуры – слои связанных друг с другом шестерных колец кремнекислородных тетраэдров (состав [Si 4 O 10 ] ). Часть Si в тетраэдрах может быть замещена Al .

Слои соединяются катионами ( Mg, Al, Fe) в пакеты.

Слоистая структура обусловливает:

- таблитчатый, уплощенный облик кристаллов;

• весьма совершенную спайность по одной плоскости;
• твердость не выше 3.

Группа слюд

Структура трехслойных пакетов :

- два слоя тетраэдров , обращенных друг к другу вершинами,

- слой октаэдров из катионов Al, Mg и Fe , уравновешенных анионами (ОН),

между слоями тетраэдров.

Слюды

Трехслойные пакеты соединяются между собой при помощи катионов с крупным радиусом, в основном КАЛИЕМ

Форма Кристаллы таблитчатого псевдогексагонального облика

Сингония Моноклинная

Цвет Разный в зависимости от состава катионов в октаэдрическом слое

Блеск Перламутровый

Твёрдость 2-3

Спайность Весьма совершенная

Излом Ровный по

по спайности

Основные разновидности слюд

Биотит

Мусковит

K(Mg,Fe) 3 (OH) 2 [AlSi 3 O 10 ]

KAl 2 (OH) 2 [AlSi 3 O 10 ]

Группа хлоритов

Около 25 разновидностей минералов со структурой трехслойных пакетов . Название от греч. «хлорос» - зеленый.

Форма Облик кристаллов слюдоподобный пластинчатый псевдогексагональный. Образуют листоватые и мелкочешуйчатые агрегаты, радиально-лучистые сростки и землистые массы

Сингония Моноклинная и триклинная

Цвет От жёлтого до темно-зелёного и почти чёрного

Цвет черты Светло-зеленый

Блеск Перламутровый

Твёрдость 2

Спайность Весьма совер-шенная

Излом Ступенчатый

Тальк

Силикат со структурой двухслойных пакетов

Mg 3 (OH) 2 [Si 4 O 10 ]

Форма Кристаллов не образует. Обычны листоватые, чешуйчатые, плотные массы

Сингония Моноклинная

Цвет Бледно-зелёный

Блеск Перламутровый, стеклянный

Твёрдость 1

Спайность Весьма совершен-ная

Особые свойства Жирен на ощупь, листочки гибкие, но не упругие

Серпентин (змеевик)

Структура двухслойных пакетов . Распространены две разновидности:

антигорит Mg 6 (OH) 8 [Si 4 O 10 ]

асбест Mg 6 (OH) 8 [Si 4 O 10 ] nH 2 O

Форма Плотные скрыто-кристаллические массы, у асбеста волокнистые агрегаты

Сингония Моноклинная Цвет От светло-зеленого до темно-зелёного, оливково-зеленый, у нитей асбеста белый

Блеск Стеклянный, жирный, восковой, шелко-вистый

Твёрдость 2,5-3

Спайность Совершенная

Излом Раковистый, у асбеста игольчатый

Особое свойство Огнеупорен

Серпентин

Асбест

Антигорит

Группа глинистых силикатов

Строение плоских листов (пакетов )

Двухслойные

Трехслойные

Монтморил-

лонит

Al 2 (OH) 2 [Si 4 O 10 ]

nH 2 O

Каолинит

Al 4 (OH) 8 [Si 4 O 10 ]

Гидрослюды

[K,(H 3 O)]Al 2 (OH) 2

[AlSi 3 O 10 ]

Структура глин

Каолинит

Форма Кристаллы очень редки и малы по разме-рам. Встречаются чешуйки с гексагональ-ными очертаниями. Чаще плотные или рыхлые тонкозернистые или тонкочешуйчатые массы Сингония Моноклинная Цвет Белый. Серый, желтоватый, розовый, бурый в зависимости от примесей

Блеск Матовый

Твёрдость 1

Спайность Весьма совершенная

Особое свойство Жирен на ощупь

Каолинит, увеличено

в 1350 раз