Czworościan krzemionki zdefiniowany i wyjaśniony

Ogromna większość minerałów w skałach Ziemi, od skorupy po żelazne jądro, jest chemicznie sklasyfikowana jako krzemiany. Te minerały krzemianowe wszystkie oparte są na jednostce chemicznej zwanej czworościanem krzemionki.

Oba są podobne, ale nie należy ich mylić silikon, który jest materiałem syntetycznym). Krzem, którego liczba atomowa wynosi 14, został odkryty przez szwedzkiego chemika Jönsa Jacoba Berzeliusa w 1824 roku. Jest to siódmy pod względem liczebności element we wszechświecie. Krzemionka jest tlenkiem krzemu - stąd jego inna nazwa, dwutlenek krzemu - i jest podstawowym składnikiem piasku.

Struktura chemiczna krzemionki tworzy czworościan. Składa się z centralnego atomu krzemu otoczonego czterema atomami tlenu, z którymi wiąże się atom centralny. Figura geometryczna narysowana wokół tego układu ma cztery boki, z których każdy jest trójkątem równobocznym - a czworościan. Aby to sobie wyobrazić, wyobraź sobie trójwymiarowy model kulkowo-kijowy, w którym trzymają swoje trzy atomy tlenu centralny atom krzemu, podobnie jak trzy nogi stołka, z czwartym atomem tlenu wystającym prosto nad atom centralny.

Chemicznie czworościan krzemionki działa w ten sposób: krzem ma 14 elektronów, z których dwa okrążają jądro w najbardziej wewnętrznej skorupie, a osiem wypełnia następną. Cztery pozostałe elektrony znajdują się w swojej najbardziej zewnętrznej powłoce „walencyjnej”, pozostawiając cztery elektrony krótkie, tworząc w tym przypadku kation z czterema dodatnimi ładunkami. Cztery zewnętrzne elektrony są łatwo pożyczane przez inne elementy. Tlen ma osiem elektronów, co oznacza, że ​​brakuje mu dwóch pełnych drugich powłok. Głód elektronów sprawia, że ​​tlen jest tak silny utleniacz, pierwiastek zdolny do powodowania, że ​​substancje tracą elektrony, aw niektórych przypadkach ulegają degradacji. Na przykład żelazo przed utlenianiem jest wyjątkowo silnym metalem, dopóki nie zostanie wystawione na działanie wody, w którym to przypadku tworzy rdzę i ulega degradacji.

Jako taki tlen doskonale pasuje do krzemu. Tylko w tym przypadku tworzą one bardzo silną więź. Każdy z czterech tlenów w czworościanie dzieli jeden elektron z atomu krzemu w wiązaniu kowalencyjnym, więc powstały atom tlenu jest anion z jednym ładunkiem ujemnym. Dlatego czworościan jako całość jest silnym anionem z czterema ładunkami ujemnymi, SiO₄^4–.

Czworościan krzemionki jest bardzo silną i stabilną kombinacją, która łatwo łączy się w minerały, dzieląc tlen w swoich narożnikach. Izolowane czworościany krzemionki występują w wielu krzemianach, takich jak oliwin, gdzie czworościany są otoczone kationami żelaza i magnezu. Pary czworościanów (SiO₇) występują w kilku krzemianach, z których najbardziej znanym jest prawdopodobnie hemimorfit. Pierścienie czworościanów (Si₃O₉ lub Si₆O₁₈) występują odpowiednio w rzadkim benitoicie i zwykłym turmalinie.

Większość krzemianów jest jednak zbudowana z długich łańcuchów, arkuszy i szkieletów z czworościanów krzemionki. The pirokseny a amfibole mają odpowiednio jedno i podwójne łańcuchy czworościanów krzemionki. Arkusze połączonych czworościanów tworzą micas, gliny i inne minerały krzemianu warstwowego. Wreszcie istnieją szkielety czworościanów, w których każdy kąt jest wspólny, w wyniku czego powstaje SiO₂ formuła. Kwarc i skalenie są najbardziej znanymi minerałami krzemianowymi tego typu.

Biorąc pod uwagę rozpowszechnienie minerałów krzemianowych, można śmiało powiedzieć, że tworzą one podstawową strukturę planety.