silikatai

silikatai: a – sudaryti iš pavienių [SiO₄]^4- grupių, b – sudaryti iš dvigubųjų grupių, c, d – žiedinės sandaros

silikãtai (lot. silex – titnagas), silikato rūgščių, dažniausiai ortosilikato rūgšties H₄SiO₄, druskos, kurių molekulėje yra vieno arba kelių skirtingų metalų katijonai. Cheminiai elementai silikatų molekulėje yra susijungę joniniu, kovalentiniu, koordinaciniu, vandeniliniu ir kitu cheminiu ryšiu. Silikatai yra sunkialydės (lydymosi temperatūra 1000–1300 °C, kai kurių daugiau kaip 2000 °C) kietos medžiagos, atsparios atmosferos poveikiui. Netirpsta vandenyje (išskyrus šarminių metalų silikatus), rūgštyse (išskyrus vandenilio fluorido rūgštį) ir šarmų vandeniniuose tirpaluose.

Visi silikatai randami gamtoje, t. p. gaunami sintezės būdu. Silikatai – labiausiai paplitusių mineralų klasė; sudaro apie 75 % Žemės plutos masės ir apie 25 % (daugiau kaip 700) visų žinomų mineralų. Silikatai yra daugelio magminių, metamorfinių ir nuosėdinių uolienų sudedamoji dalis (feldšpatai, piroksenai, amfibolai, žėručiai, molio mineralai ir kiti) bei pagrindiniai akmeninių meteoritų ir Mėnulio uolienų mineralai (olivinas, piroksenai). Svarbiausias silikatų kristalinės gardelės struktūros elementas yra tetraedro formos [SiO₄]^4- anijonas (centre yra silicio katijonas, o viršūnėse – 4 deguonies anijonai). Kai kuriuose tetraedruose vietoj silicio katijono būna kitas katijonas – pvz., aliuminio (aliumosilikatuose), boro (borosilikatuose), titano (titanosilikatuose). Pagal šių tetraedrų išsidėstymą kristalinėje gardelėje skiriami atskirus poklasius sudarantys salinės, žiedinės, grandininės, sluoksninės ir karkasinės struktūros silikatai. Kiekviename iš poklasių (išskyrus salinės struktūros) [SiO₄]^4- anijonai yra susijungę tarpusavyje (per deguonies atomus) įvairiais būdais į kompleksinius anijonus: [Si₂O₇]^6-, [Si₃O₉]^6-, [Si₄O₁₂]^8-, [Si₆O₁₈]^12-, [Si₈O₂₀]^8-, [Si₁₂O₃₀]^12-. Be šių pagrindinių anijonų, dar būna įvairių rūgščių liekanų (CO₃^2-, PO₄^3-, SO₄^2-, Cl^- ir kitų). Dažniausi silikatų katijonai: Na, Mg, Al, Fe, K, Ca ir Mn, rečiau Ti, Zr, Nb, Ni ir V. Silikatų kristalinėje gardelėje dažnai būna hidroksilo grupių OH^- arba vandens molekulių. Salinės struktūros silikatuose [SiO₄]^4- tetraedrai būna pavieniai izoliuoti (ortosilikatai) arba susijungę poromis į kompleksinį anijoną [Si₂O₇]^6- (diortosilikatai). Svarbiausi ortosilikatai – olivinas, cirkonas, distenas, topazas, granatai, diortosilikatai – epidotas, ortitas, coizitas. Žiedinės struktūros silikatų žiedus (kompleksinius anijonus) sudaro viršūnėmis tarpusavyje susijungę 3, 4 arba 6 tetraedrai (pastarieji du kartais sudaro dvigubus žiedus). Svarbiausi žiedinės struktūros silikatai yra berilas, turmalinas, kordieritas. Grandininės struktūros silikatuose [SiO₄]^4- tetraedrai sudaro viengubas nepertraukiamas grandines (piroksenai) arba sudvejintas grandines (amfibolai); jie kartais išskiriami į atskirą juostinių silikatų poklasį. Sluoksninės struktūros silikatuose (talkas, žėručiai, kaolinitas, chloritai) [SiO₄]^4- tetraedrai susijungę į begalinį sluoksnį. Juose visada būna hidroksilo grupė OH^- ir dažnai – fluoras. Karkasinės struktūros silikatuose (feldšpatai, nefelinas, ceolitai) kiekvienas [SiO₄]⁴ tetraedro deguonies atomas jungia 2 gretimus tetraedrus. Šio poklasio silikatai dažniausiai yra aliumosilikatai, kuriuose vietoj dalies [SiO₄]^4- tetraedrų būna [AlO₄]^4- tetraedrai. Dažni monoklininės (apie 45 %) ir rombinės singonijos (apie 20 %) silikatai, kitų singonijų – retesni (kiekvienai singonijai tenka mažiau kaip 10 % mineralų). Vyrauja bespalviai arba šviesių spalvų silikatai (plonose plokštelėse permatomi), geležies, mangano, nikelio, titano, chromo, vanadžio, vario silikatai – spalvoti. Blizgesys stiklo, rečiau deimanto. Daugumos silikatų tankis yra mažas (2000–3000 kg/m³), sunkiųjų metalų didelis (daugiau kaip 5000 kg/m³). Kietumas nuo 1–2 (sluoksninių silikatų) iki 6–8 (kai kurių karkasinių silikatų). Dalis silikatų yra tobulai skalūs, ypač juostiniai ir sluoksniniai (žėručiai, chloritai), daugelis atsparūs rūgštims ir karščiui. Silikatai yra poligeniniai: kristalizuojasi Žemės gelmėse iš vėstančios magmos, karštų dujų ir vandens, dar susidaro pastariesiems sąveikaujant su anksčiau susidariusiomis įvairios kilmės uolienomis. Silikatai yra efuzyvinių uolienų svarbiausi mineralai, t. p. susidaro metamorfizmo metu ir egzogeninėmis sąlygomis, kai vieni silikatai virsta kitais, dažniausiai kristalinėje gardelėje turinčiais vandens molekulių. Nikelio (revdinskitas, garnieritas), ličio (spodumenas, lepidolitas, cinvalditas), berilio (berilas, gelvinas), cezio (polucitas), cirkonio (cirkonas), retųjų žemių (ortitas, ceritas) rūdos yra naudingosios iškasenos. Naudojami kaip juvelyriniai akmenys (smaragdai, rubinai, topazai, akvamarinai ir kiti), statybinės (feldšpatai, molio mineralai, kainitas, silimanitas ir kiti), ugniai atsparios medžiagos (žėručiai, asbestas), adsorbentai (ceolitai). Lietuvoje silikatai yra pagrindiniai daugelio uolienų (granitų, gneisų, smėlių, smiltainių, aleuritų, molių) mineralai. Naudojami silikatinėms medžiagoms (cementui, plytoms, keramikai, stiklui, glazūrai, stiklo keramikai) gaminti, kaip konstrukcinės, kaitrai atsparios medžiagos, sorbentai.

2961

2509