Silica Tetrahedron Defined and Explained

De aller fleste mineraler i jordens bergarter, fra jordskorpen ned til jernkjernen, er kjemisk klassifisert som silikater. Disse silikatmineraler er alle basert på en kjemisk enhet kalt silika-tetraeder.

De to er like, (men heller ikke bør forveksles med silikon, som er et syntetisk materiale). Silisium, med atomnummeret er 14, ble oppdaget av den svenske kjemikeren Jöns Jacob Berzelius i 1824. Det er det syvende mest tallrike elementet i universet. Silika er et oksyd av silisium - derav det andre navnet, silisiumdioksid - og er den primære komponenten i sand.

Den kjemiske strukturen til silika danner en tetrahedron. Det består av et sentralt silisiumatom omgitt av fire oksygenatomer, som det sentrale atomet binder seg sammen. Den geometriske figuren tegnet rundt dette arrangementet har fire sider, hvor hver side er en ensidig trekant - a tetraeder. For å se for deg dette, kan du tenke deg en tredimensjonal kule-og-pinne-modell der tre oksygenatomer holder opp sin sentrale silisiumatom, omtrent som de tre benene til en avføring, med det fjerde oksygenatom som stikker rett opp over sentralt atom.

Kjemisk fungerer silikatetrahedronen slik: Silisium har 14 elektroner, hvorav to kretser rundt kjernen i det innerste skallet og åtte fyller det neste skallet. De fire gjenværende elektronene er i det ytterste "valens" -skallet, og etterlater det fire elektroner korte, og skaper i dette tilfellet en kation med fire positive anklager. De fire ytre elektronene lånes enkelt av andre elementer. Oksygen har åtte elektroner, og etterlater det to kort av et helt andre skall. Sulten etter elektronene er det som gjør oksygen så sterk oksidant, et element som er i stand til å gjøre stoffer til å miste elektronene sine og i noen tilfeller forringe. For eksempel er jern før oksydasjon et ekstremt sterkt metall inntil det blir utsatt for vann, i hvilket tilfelle det danner rust og nedbrytes.

Som sådan er oksygen en utmerket match med silisium. Bare i dette tilfellet danner de et veldig sterkt bånd. Hver av de fire oksygenene i tetrahedronen deler ett elektron fra silisiumatomet i en kovalent binding, så det resulterende oksygenatom er et anion med en negativ ladning. Derfor er tetrahedronen som helhet en sterk anion med fire negative ladninger, SiO₄^4–.

Silikon-tetrahedronen er en veldig sterk og stabil kombinasjon som lett kobles sammen i mineraler og deler oksygener i hjørnene. Isolerte silika-tetrahedra forekommer i mange silikater som olivin, der tetrahedraen er omgitt av jern- og magnesiumkationer. Par av tetraeder (SiO₇) forekommer i flere silikater, hvorav den mest kjente sannsynligvis er hemimorfitt. Ringer av tetraeder (Si₃O₉ eller Si₆O₁₈) forekommer i henholdsvis sjelden benitoitt og vanlig turmalin.

De fleste silikater er imidlertid bygget av lange kjeder og ark og rammer av silisiumtetrahedra. De pyroksener og amfiboler har henholdsvis enkle og doble kjeder av silika-tetraedre. Ark av koblede tetraedre utgjør micas, leire og andre phyllosilicate mineraler. Endelig er det rammer om tetraedre, der hvert hjørne deles, noe som resulterer i en SiO₂ formel. Quartz og feldspars er de mest fremtredende silikatmineraler av denne typen.

Gitt forekomsten av silikatmineraler, er det trygt å si at de danner den grunnleggende strukturen på planeten.