Ränidioksiidi tetraeeder määratletud ja seletatud

Valdav enamus Maa kivimites sisalduvaid mineraale, alates maakoorest kuni rauasüdamikuni, klassifitseeritakse keemiliselt silikaatideks. Need silikaatmineraalid kõik põhinevad keemilisel ühikul, mida nimetatakse ränidioksiidi tetraeedriks.

Need kaks on sarnased, (kuid kumbagi ei tohiks segi ajada silikoon, mis on sünteetiline materjal). Räni, mille aatomnumber on 14, avastas Rootsi keemik Jöns Jacob Berzelius 1824. aastal. See on universumi seitsmes rikkalikum element. Ränidioksiid on räni oksiid - seega ka selle teine ​​nimetus - ränidioksiid - ja see on liiva põhikomponent.

Ränidioksiidi keemiline struktuur moodustab tetraeedri. See koosneb tsentraalsest räni aatomist, mida ümbritsevad neli hapniku aatomit ja millega tsentraalne aatom on seotud. Selle paigutuse ümber tõmmatud geomeetrilisel joonisel on neli külge, mõlemad küljed on võrdkülgne kolmnurk - a tetraeeder. Selle ettekujutlemiseks kujutlege kolmemõõtmelist kuul- ja pulgamudelit, milles kolm hapnikuaatomit hoiavad kinni keskne räni aatom, sarnaselt väljaheite kolmele jalale, neljas hapniku aatom kleepub otse üles keskne aatom.

Keemiliselt töötab ränidioksiidi tetraeeder nii: Räni sisaldab 14 elektronit, millest kaks tiirlevad tuumas sisimas kesta ja kaheksa täidavad järgmise kesta. Neli järelejäänud elektronit asuvad selle äärepoolseimas "valents" kestas, jättes neli elektroni lühikeseks, luues sel juhul a katioon nelja positiivse laenguga. Neli välimist elektronit on muude elementide abil hõlpsalt laenatavad. Hapnikul on kaheksa elektronit, jättes kaks täiskestast lühikeseks. Selle nälg elektronide järele muudab hapniku nii tugevaks oksüdeerija, element, mis võimaldab ainetel kaotada oma elektronid ja mõnel juhul ka laguneda. Näiteks on raud enne oksüdeerumist äärmiselt tugev metall, kuni see puutub kokku veega, sel juhul moodustab see rooste ja laguneb.

Sellisena sobib hapnik räniga suurepäraselt. Ainult sel juhul moodustavad need väga tugeva sideme. Kõik tetraeedri neli hapnikku jagavad ühe elektroni räni aatomist kovalentses sidemes, nii et saadud hapniku aatom on anioon ühe negatiivse laenguga. Seetõttu on tetraeeder tervikuna tugeva anioon nelja negatiivse laenguga, SiO₄^4–.

Ränidioksiidi tetraeeder on väga tugev ja stabiilne segu, mis seob end mineraalides hõlpsalt kokku, jagades nende nurkades hapniku. Eraldatud ränidioksiidi tetraeetrid esinevad paljudes silikaatides, näiteks oliviinis, kus tetraeeed on ümbritsetud raua ja magneesiumi katioonidega. Paar tetraeedrit (SiO₇) esinevad mitmes silikaadis, millest tuntuim on tõenäoliselt hemimorfiit. Tetraheedride (Si₃O₉ või Si₆O₁₈) esinevad vastavalt haruldases benitoidis ja harilikus turmaliinis.

Enamik silikaate on aga ehitatud ränidioksiidi tetraeedri pikkadest ahelatest ja lehtedest ning karkassidest. pürokseenid ja amfiboolidel on vastavalt ränidioksiidi tetraeedri ühe- ja kaheahelalised ahelad. Lingitud tetraeedrite lehed moodustavad micas, savid ja muud fütosilikaatmineraalid. Lõpuks on olemas tetraeedrite raamistikud, milles iga nurk on jagatud, mille tulemuseks on SiO₂ valem. Kvarts ja feldspaarid on kõige silmatorkavamad seda tüüpi silikaatmineraalid.

Silikaatmineraalide levimust arvestades võib kindlalt väita, et need moodustavad planeedi põhistruktuuri.