Silica Tetrahedron definert og forklart

Colin Gregory/Flickr

De aller fleste mineralene i jordens bergarter, fra jordskorpen og ned til jernkjernen, er kjemisk klassifisert som silikater. Disse silikatmineraler er alle basert på en kjemisk enhet kalt silikatetraeder.

Du sier silisium, jeg sier silika

De to er like, (men ingen av dem bør forveksles med silikon , som er et syntetisk materiale). Silisium, hvis atomnummer er 14, ble oppdaget av den svenske kjemikeren Jöns Jacob Berzelius i 1824. Det er det sjuende mest tallrike grunnstoffet i universet. Silisiumdioksyd er et oksid av silisium – derav dets andre navn, silisiumdioksid – og er den primære komponenten i sand.

Tetraederstruktur

Den kjemiske strukturen til silika danner et tetraeder. Den består av et sentralt silisiumatom omgitt av fire oksygenatomer, som det sentrale atomet binder seg til. Den geometriske figuren tegnet rundt dette arrangementet har fire sider, hver side er en likesidet trekant - entetraeder. For å se for deg dette, se for deg en tredimensjonal ball-and-stick-modell der tre oksygenatomer holder oppe sitt sentrale silisiumatom, omtrent som de tre bena på en avføring, med det fjerde oksygenatomet stikker rett opp over det sentrale atomet.

Oksidasjon

Kjemisk fungerer silikatetraederet slik: Silisium har 14 elektroner, hvorav to går i bane 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 kort, og skaper i dette tilfellet en kation med fire positive ladninger. De fire ytre elektronene lånes lett av andre grunnstoffer. Oksygen har åtte elektroner, og det er to kortere enn et helt andre skall. Hungeren etter elektroner er det som gjør oksygen så sterk oksidasjonsmiddel , et grunnstoff som er i stand til å få stoffer til å miste elektronene sine og i noen tilfeller brytes ned. For eksempel er jern før oksidering et ekstremt sterkt metall inntil det blir utsatt for vann, i så fall danner det rust og brytes ned.

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

Silikatmineraler

Silikatetraederet er en veldig sterk og stabil kombinasjon som lett kobles sammen i mineraler og deler oksygen i hjørnene. Isolerte silikatetraedre forekommer i mange silikater som olivin, hvor tetraedrene er omgitt av jern- og magnesiumkationer. Par av tetraedre (SiO₇) forekommer i flere silikater, hvorav den mest kjente sannsynligvis er hemimorfitt. Ringer av tetraeder (Si₃O₉eller Si₆O₁₈) forekommer i henholdsvis den sjeldne benitoitten og vanlig turmalin.

De fleste silikater er imidlertid bygget av lange kjeder og ark og rammeverk av silikatetraeder. De pyroksener og amfiboler har henholdsvis enkle og doble kjeder av silikatetraeder. Ark med koblede tetraedere utgjør glimmer , leire og andre fyllosilikatmineraler. Til slutt er det rammer av tetraedre, der hvert hjørne er delt, noe som resulterer i en SiO_toformel. Kvarts og feltspat er de mest fremtredende silikatmineralene av denne typen.

Gitt utbredelsen av silikatmineralene, er det trygt å si at de danner den grunnleggende strukturen til planeten.