Структуры силикатов с кремнекислородными мотивами конечных размеров

1. Структура силикатов с изолированными одиночными тетраэдрами [SiO₄]^4- (островные структуры) В этих структурах тетраэдры [SiO₄]^4- не связаны непосредственно с другими подобными тетраэдрами через атомы кислорода, а соединяются через катионы металлов, входящих в структуру силикатов, т.е. кремнекислородный мотив в подобных силикатах имеет состав [SiO₄]^4-. Изолированные тетраэдры [SiO₄]^4- называют ортогруппами, а силикаты, содержащие ортогруппы, - ортосиликатами. К ним относят силикаты, в которых отношение числа атомов кислорода к атомам кремния равно или больше 4. Минералы этой группы представляют силикаты, в которых тетраэдры [SiO₄]^4- не соединяются между собой вершинами. Каждый ион кислорода принадлежит одному тетраэдру. Группы [SiO₄]^4- соединяются между собой катионами. В состав этих силикатов входят малые и средние двухзарядные катионы Мg²⁺, Fe²⁺, Ca²⁺, Mn²⁺. Такие катионы, как K⁺, Na⁺,, в них почти не встречается, а Al³⁺ никогда не замещает Si⁴⁺. Главными представителями островных силикатов являются минералы групп оливинов (форстерит Mg₂[SiO₄], фаялит Fe₂[SiO₄]), силлиманита, белит Ca₂[SiO₄], минерал группы гранатов гроссуляр, монтичелит CaMg[SiO₄],, а также циркон.

2. Структура силикатов с группами из тетраэдров [SiO₄]^4- конечных размеров. В эту группу входят силикаты, в структуре которых содержатся группы конечных размеров из тетраэдров [SiO₄]^4-, связанных между собой через общие (мостиковые) атомы кислорода. Форма и размеры кислородных мотивов в силикатах этой группы могут быть различны. Радикал [Si₂O₇]^6- (диортогруппа) состоит из двух тетраэдров [SiO₄]^4-, соединенных общей вершиной, т.е. один атом кислорода является общим для двух тетраэдров. Силикаты, содержащие такие радикалы, называются диортосиликатами или пиросиликатами. Представителями подобных силикатов являются минералы: окерманит Ca₂Mg[Si₂O₇], ранкинит Ca₃[Si₂O₇], гидрат трехкальциевого силиката Ca₆[Si₂O₇] (ОН)₆, и др.

Другой тип кремнекислородных мотивов конечных размеров возникает в том случае, если несколько тетраэдров соединяются в кольцо, образуя кольцевые кремнекислородные радикалы. При этом, если в каждом тетраэдре обобществляются два аниона кислорода, могут образоваться одинарные трех-, четырех- и шестичленные кольца, содержащие соответственно 3, 4 и 6 кремнекислородных тетраэдров, каждый из которых имеет два общих атома кислорода с соседними тетраэдрами. Радикал, соответствующий трехчленному кольцу, имеет состав [Si₃O₉]^6-, четырехчленному - [Si₄O₁₂]^8- и шестичленному - [Si₆O₈]^12-. Кроме указанных типов радикалов в структурах силикатов встречаются также радикалы [Si₅O₁₅]^10- - пять сочлененных тетраэдров и [Si₁₂O₃₀]^12- - сдвоенное («двухэтажное») шестичленное кольцо (три общих атома кислорода в каждом тетраэдре). Примером силиката с кремнекислородным мотивом [Si₃O₉]^6- является бентонит BaTi[Si₃O₉]; шестичленные кольца с радикалом [Si₆O₁₈]^12- содержатся в структуре таких минералов, как берилл BeAl₂[Si₆O₁₈], кордиерит Mg₂Al₃[AlSi₅O₁₈], в кремнекислородном радикале которого, как видно из структурной формулы, один атом кремния замещен на алюминий.