Silica Tetrahedron Defined and Explained

Die überwiegende Mehrheit der Mineralien in den Gesteinen der Erde, von der Kruste bis zum Eisenkern, werden chemisch als Silikate eingestuft. Diese Silikatmineralien basieren alle auf einer chemischen Einheit, die als Siliciumdioxid-Tetraeder bezeichnet wird.

Sie sagen Silizium, ich sage Silizium

Die beiden sind ähnlich (aber keines sollte mit verwechselt werden Silikon, welches ein synthetisches Material ist). Silizium, dessen Ordnungszahl 14 ist, wurde 1824 vom schwedischen Chemiker Jöns Jacob Berzelius entdeckt. Es ist das siebthäufigste Element im Universum. Siliziumdioxid ist ein Oxid des Siliziums - daher der andere Name Siliziumdioxid - und der Hauptbestandteil von Sand.

Tetraeder-Struktur

Die chemische Struktur von Kieselsäure bildet einen Tetraeder. Es besteht aus einem zentralen Siliciumatom, das von vier Sauerstoffatomen umgeben ist, mit denen sich das zentrale Atom verbindet. Die geometrische Figur, die um diese Anordnung herum gezeichnet ist, hat vier Seiten, wobei jede Seite ein gleichseitiges Dreieck ist - ein Tetraeder. Stellen Sie sich dazu ein dreidimensionales Kugel-Stab-Modell vor, bei dem drei Sauerstoffatome ihr zentrales Siliziumatom hochhalten, ähnlich wie die drei Beine eines Stuhls, wobei das vierte Sauerstoffatom direkt über dem Zentralatom herausragt. 

Oxidation

Chemisch funktioniert der Silica-Tetraeder so: Silizium hat 14 Elektronen, von denen zwei den Kern in der innersten Schale umkreisen und acht die nächste Schale füllen. Die vier verbleibenden Elektronen befinden sich in ihrer äußersten "Valenz" -Hülle, so dass vier Elektronen kurz bleiben und in diesem Fall ein Kation mit vier positiven Ladungen entsteht. Die vier äußeren Elektronen lassen sich leicht von anderen Elementen borgen. Sauerstoff hat acht Elektronen, so dass ihm zwei von einer vollen zweiten Hülle fehlen. Sein Hunger nach Elektronen macht Sauerstoff zu einem so starken Oxidationsmittel, einem Element, das Stoffe dazu bringt, ihre Elektronen zu verlieren und in einigen Fällen abzubauen. Beispielsweise ist Eisen vor der Oxidation ein extrem starkes Metall, bis es Wasser ausgesetzt wird. In diesem Fall bildet es Rost und zersetzt sich.

Daher passt Sauerstoff hervorragend zu Silizium. Nur in diesem Fall bilden sie eine sehr starke Bindung. Jedes der vier Sauerstoffatome im Tetraeder teilt sich ein Elektron des Siliciumatoms in einer kovalenten Bindung, sodass das resultierende Sauerstoffatom ein Anion mit einer negativen Ladung ist. Daher ist das Tetraeder insgesamt ein starkes Anion mit vier negativen Ladungen, SiO₄^4-.

Silikatmineralien

Der Silica-Tetraeder ist eine sehr starke und stabile Kombination, die sich leicht zu Mineralien verbindet und an ihren Ecken Sauerstoff teilt. Isolierte Siliciumdioxid-Tetraeder kommen in vielen Silikaten wie Olivin vor, wo die Tetraeder von Eisen- und Magnesiumkationen umgeben sind. Tetraederpaare (SiO₇) kommen in mehreren Silikaten vor, von denen das bekannteste wahrscheinlich Hemimorphit ist. Ringe von Tetraedern (Si₃Ö₉ oder Si₆Ö₁₈) kommen im seltenen Benitoit bzw. im gemeinen Turmalin vor.

Die meisten Silikate bestehen jedoch aus langen Ketten, Blättern und Gerüsten aus Siliciumdioxid-Tetraedern. Die Pyroxene und Amphibole weisen einzelne bzw. doppelte Ketten von Siliciumdioxid-Tetraedern auf. Blätter von verknüpften Tetraedern bilden die Glimmer, Tone und andere Schichtsilikatmineralien. Schließlich gibt es Gerüste von Tetraedern, in denen jede Ecke geteilt ist, was zu einem SiO führt₂ Formel. Quarz und Feldspat sind die bekanntesten Silikatmineralien dieser Art.

Angesichts der Verbreitung der Silikatmineralien kann man mit Sicherheit sagen, dass sie die Grundstruktur des Planeten bilden.