Apibrėžtas ir paaiškintas silicio dioksido tetraedras

Didžioji dauguma mineralų, esančių Žemės uolienose, nuo plutos iki geležies šerdies, chemiškai priskiriami silikatams. Šie silikatiniai mineralai visi yra pagrįsti cheminiu vienetu, vadinamu silicio dioksido tetraedru.

Abu jie yra panašūs (tačiau nė vieno iš jų nereikėtų painioti silikonas, kuri yra sintetinė medžiaga). Silicį, kurio atominis skaičius yra 14, 1824 metais atrado švedų chemikas Jönsas Jacobas Berzelius. Tai yra septintas gausiausias elementas visatoje. Silicis yra silicio oksidas, vadinasi, kitas jo pavadinimas, silicio dioksidas, ir yra pagrindinis smėlio komponentas.

Cheminė silicio dioksido struktūra sudaro tetraedrą. Jį sudaro centrinis silicio atomas, apsuptas keturių deguonies atomų, su kuriais jungiasi centrinis atomas. Aplink šį išdėstymą nupiešta geometrinė figūra turi keturias puses, iš kurių kiekviena yra lygiakraštis trikampis - a tetraedras. Norėdami tai įsivaizduoti, įsivaizduokite trimatį rutulio ir lazdelės modelį, kuriame trys deguonies atomai sulaiko savo centrinis silicio atomas, panašiai kaip trys kėdės kojos, o ketvirtasis deguonies atomas prilipęs tiesiai virš centrinis atomas.

Chemiškai silicio dioksido tetraedras veikia taip: Silicis turi 14 elektronų, iš kurių du apjuosia branduolį vidiniame apvalkale, o aštuoni užpildo kitą apvalkalą. Keturi likę elektronai yra jo išoriniame „valentiniame“ apvalkale, paliekant keturiems elektronams trumpus, tokiu atveju sukuriant a katijonas su keturiais teigiamais krūviais. Keturis išorinius elektronus lengvai pasiskolina kiti elementai. Deguonis turi aštuonis elektronus, paliekant du trumpai nuo visos antros apvalkalo. Dėl alkio elektronų deguonis tampa toks stiprus oksidatorius, elementas, galintis gaminti medžiagas, praranda elektronus ir kai kuriais atvejais suyra. Pavyzdžiui, geležis prieš oksidaciją yra ypač stiprus metalas, kol ji nėra veikiama vandens, tokiu atveju ji formuoja rūdis ir skaidosi.

Iš esmės deguonis puikiai dera su siliciu. Tik tokiu atveju jie sudaro labai stiprų ryšį. Kiekvienas iš keturių deguonies tetraedre dalijasi vienas elektronas iš silicio atomo kovalentiniame ryšyje, taigi gautas deguonies atomas yra anijonas su vienu neigiamu krūviu. Taigi visas tetraedras yra stiprus anijonas su keturiais neigiamais krūviais, SiO₄^4–.

Silicio dioksido tetraedras yra labai stiprus ir stabilus derinys, lengvai susiejantis mineralus, dalijantis deguonimis jų kampuose. Izoliuoti silicio dioksido tetraedrai būna daugelyje silikatų, tokių kaip olivinas, kur tetraedras yra apsuptas geležies ir magnio katijonų. Poros tetraedrų (SiO₇) yra keliuose silikatuose, iš kurių geriausiai žinomas yra hemimorfitas. Tetraedrų žiedai (Si₃O₉ arba Si₆O₁₈) atsiranda atitinkamai retame benitoite ir bendrame turmaline.

Tačiau dauguma silikatų yra pastatyti iš ilgų grandinių, lakštų ir silicio dioksido tetraedrų rėmų. piroksenai ir amfiboliai turi atitinkamai vieną ir dvigubas silicio dioksido tetraedrų grandines. Susietų tetraedrų lakštai sudaro micas, molis ir kiti fitosilikatiniai mineralai. Galiausiai yra tetraedrų rėmai, kurių kiekvienas kampas yra bendras, ir gaunamas SiO₂ formulė. Kvarcas ir feldšparai yra žymiausi šio tipo silikato mineralai.

Atsižvelgiant į silikatinių mineralų paplitimą, galima drąsiai teigti, kad jie sudaro pagrindinę planetos struktūrą.