СТРУКТУРНАЯ МИНЕРАЛОГИЯ СИЛИКАТОВ

Обобщение результатов рентгенографии при высоких давлениях нескольких десятков природных и синтетических соединений позволяет заключить, что многообразие (Si, O)-комплексов относится к минералам, устойчивым лишь в интервале сравнительно небольших глубин. Эта особенность силикатов в значительной степени обусловлена тем, что атомы О в конденсированных кремнекислородных мотивах из тетраэдров характеризуются низкой координацией (2-3), которая определяет недостаточно компактную упаковку катионных полиэдров в подобных структурах и ограничивает их устойчивость при высоких давлениях. С увеличением высоких давлений в кристаллических структурах
силикатов происходит постепенное сокращение межатомных расстояний в катионных полиэдрах и достижение критической длины связи Si-O 1,59 А сопровождается изменением тетраэдрической координации на октаэдрическую (данные Р. Хейзена и Л. Фингера). Подобные структурные перестройки приводят к увеличению координационных чисел анионов О^2- и более плотному распределению атомов Si, поскольку ранее существовавшие тетраэдры из-за значительных сил отталкивания между центральными катионами могли соединяться только
вершинами, тогда как Si-октаэдры с увеличенными расстояниями Si-O могут образовывать связи по ребрам и даже граням.

Представления о закономерностях структурных построек силикатов значительно расширяются на основе изучения их германатных аналогов.
А.Е. Рингвуд подчеркнул, что многие германаты могут рассматриваться как структурные модели соответствующих силикатов глубинного происхождения, исходя из простых кристаллохимических принципов. Под влиянием высоких давлений радиусы составляющих структуру анионов сокращаются в неодинаковой степени. В кислородных соединениях крупные анионы О^2- более сжимаемы, чем сравнительно мелкие катионы, поэтому с увеличением давления возрастает отношение ионных радиусов (r _кат /r _О). При нормальном давлении радиус Ge⁴ больше радиуса Si⁴ примерно на 20%. Поэтому германаты, имея исходное отношение радиусов Ge⁴ и О^2- , большее по сравнению с силикатами, требуют меньших давлений для аналогичных фазовых переходов, а многие из них уже при нормальном давлении кристаллизуются в структурных формах, которые в силикатах возникают только при высоких давлениях.

Заключение

Обобщая изложенные данные, можно констатировать, что "инвентарь" комплексов из Si-тетраэдров в последние годы продолжает интенсивно
пополняться. При этом по разнообразию конфигураций из (Si, O)-тетраэдров минералы значительно опережают силикаты, синтезированные в лабораторных условиях. Расширение научных представлений о кристаллических структурах силикатов с использованием новых методов структурного анализа способствует решению важнейшей теоретической проблемы современной минералогии, направленной на изучение строения и свойств минералов. Именно на этой основе открываются новые перспективы, связанные с исследованием структурного
типоморфизма минералов, а также с рациональным применением кристаллов в передовых технологиях.

Литература

Рекомендуемая литература

Назад