Природные силикаты

1. Природные силикаты

Природные  силикаты  образовались  в  основном  из расплавленной 
магмы.  Предпологается,  что  при  затвердевании  магмы  из  нее 
сначала выкристаллизовывались силикаты, более бедные кремнеземом 
-ортосиликаты,затем  после  израсходования  катионов  выделялись 
силикаты с высоким содержанием кремнезема - полевые шпаты, слюды 
и, наконец, чистый кремнезем. 
Силикаты - сложные кремнекислородные соединения в виде минералов 
и горных  пород, занимают  определяющее место  в составе  земной 
коры (80% по В.И.Вернадскому).  А если добавить природный  оксид 
кремния - кварц, то кремнекислородные соединения образуют  более 
90%  массы  земной  коры  и  практически полностью слагают объем 
Земли.  Силикатные  минералы  являются  породообразующими: такие 
горные породы, как  гранит, базальт, кварцит,  песчаник, полевой 
шрат,  глина,  слюда  и  другие,  сложены  силикатными  и алюмо- 
силикатными   минералами.   Абсолютное   большинство  силикатных 
минералов является  твердыми кристаллическими  телами, и  только 
незначительное  количество   минералов  находится   в   аморфном 
состоянии (халцедон, опал, агат и др.)или в коллоидно-дисперсном 
состоянии: глины, цеолиты, палыгорскит и др. 
Каждый минерал, как извесно, обладает совокупностью физических и 
химических   свойств,   которые    всецело   определяются    его 
кристаллической структурой и химическим составом. 
    Кристаллические структуры силикатов многообразны, но  основу 
их составляют комбинации атомов самых распространенных элементов 
- Si (кремния) и O (кислорода). 
    Координатное  число  кремния  4.  Таким образом, каждый атом 
кремния  находится  в  окружении  четырех атомов кислорода. Если 
соединить центры атомов кислорода, то образуется  пространствен- 
ная  кристалическая  структура  -  тетраэдр,  в  центре которого 
находится атом кремния, соединенный с четырьмя атомами кислорода 
в  вершинах.  Такая  группировка  называется   кремнекислородным 
радикалом [SiO  ]   . Химическая  связь Si  - O  - Si называется 
силоксановой, природа связи - ковалентная, энергия связи Si -  O 
очень высока и равняется 445 кДж/моль. 
     Поскольку устойчивое  координатное число  кремния равно  4, 
силикатные  структуры  полимерны.  Они  представлены  различными 
типами структур - островной, кольцевой, цепочечной или слоистой, 
каркасной. 
Состав и строение главных породообразующих минералов  определяют 
их  свойства,  а  следовательно,  и  поведение в массивах горных 
пород при различных механических, физических и  физико-химческих 
воздействиях в естественных условиях залегания и при  проведении 
горных работ. Таким образом,  химия силикатов является одним  из 
главных  моментов  при  проектировании  и  технологии проведения 
горных работ. Кроме  того, многочисленные силикатные  минералы и 
порды широко используются как сырьевые  материалы  в   различных 
технологических производствах,  например, в  высокотемпературных 
процессах (обжиг, спекание, плавление) 
при производстве: 
1) цемента (глины, карбонаты, мергели); 
2) глазурий, стекол (полевые шпаты, пегматиты, нефелины, и другие  щелочные, в том числе литиевые алюмосиликаты,циркон); 
3) легких заполнителей  
4) огнеупоров, керамических изделий 
5) форстеритовых огнеупоров  
6) фарфора (глины, каолины и др.); 
7) изоляторов (тальк); 
8) каменных материалов (глины). 
Группа силикатов используется без обжига в качестве: 
1) адсорбентов для очистки газов и вод (бентонитовые глины, цеолиты); 
2) компонента буровых растворов (бентонитовые высокодисперсные глины); 
3) наполнителя при производстве бумаги, резины (каолины, тальк); 
4) драгоценных камней (изумруд, топаз, цветные турмалины, хризотил, голубые аквамарины и др.). 
Силикатные руды и минералы используют для добычи металлов, их оксидов 
и солей, а также для извлецения Zi (лепидолит, сподумен),  
CS (поллуцит), Be (берилл) и получения Ni (ревдинкит, гарниерит и др.) 
и Zr (циркон).

2. Стекло