Соли кислородных кислот

К данной группе относится около двух третей всех известных минералов, являющихся солями различных кислородных кислот. Преобладают среди них силикаты, много сульфатов, карбонатов и фосфатов. Характерной особенностью кислородных солей является наличие в их кристаллической структуре комплексных анионов. Для катионов, находящихся в центре этих групп, характерны малые размеры ионных радиусов.

Наиболее важными карбонатами являются кальцит, прозрачная разность которого является исландским шпатом, доломит, сидерит (железный шпат), магнезит и др. Среди фосфатов наибольшее практическое значение имеют: апатит и близкий к нему по химическому составу фосфорит.

К сульфатам относятся: гипс, ангидрит (безводный сульфат кальция), CaSO₄ и др.

Силикаты - наиболее распространенные в земной коре породообразующие минералы, чрезвычайно сложные по химическому составу и входящие в состав пород всех типов. Они составляют примерно одну треть всех известных минералов. По данным академика Н. В. Белова, силикаты, включая и кварц, относящийся к ним по структуре, составляют по массе около 90% всей земной коры.

Химический состав и кристаллическая структура преобладающего большинства силикатов отличаются значительной сложностью. Главнейшими элементами, входящими в состав силикатов, являются Si, Na, К, Ca, Mg, Al, Fe, Li, О и др.

Ранее полагали, что силикаты представляют собой соли различных кремневых кислот - метакремневой, ортокремневой и т. д. Однако в дальнейшем с помощью рентгеноструктурного анализа классификация силикатов была построена по-новому. Было выяснено, что в основе кристаллической решетки всех силикатов лежит ионная четырехвалентная группировка SiO₄, которая образует тетраэдр. В центре его располагается ион кремния, а в углах (вершинах) - ионы кислорода О₂-. Такой тетраэдр обладает четырьмя свободными валентными связями, благодаря чему может присоединять ионы Fe, Mg, Ca, Na, К и соединяться с другими тетраэдрами. В некоторых силикатах часть ионов кремния замещается ионами алюминия, и в этом случае они называются алюмосиликатами. Все силикаты по внутренней структуре подразделяются на островные, кольцевые, цепные, ленточные, слоистые и каркасные.

Островные силикаты имеют структуру из изолированных тетраэдров с присоединенными к ним ионами других элементов. К ним относятся оливин, гранаты и др.

Кольцевые силикаты отличаются тем, что кремнекислородные тетраэдры в них, соединяясь друг с другом, образуют замкнутые кольца, например берилл.

В цепных силикатах тетраэдры соединяются в непрерывные цепочки. Например, пироксены: гиперстен, диопсид и др.

В ленточных силикатах кремнекислородные тетраэдры соединяясь образуют обособленные ленты, или пояса (присоединение одной цепочки к другой). К ним относятся группа амфиболов с очень сложным и меняющимся химическим составом. Наиболее распространенный минерал - роговая обманка.

В группу слоевых, или листовых, силикатов входят многие минералы, структура которых обусловлена сцеплением лент в виде одного непрерывного слоя. К ним относятся: мусковит, серпентин или змеевик, тальк, хлориты, представляющие собой алюмосиликаты магния, алюминия и железа.

Каркасные силикаты объединяют наиболее важные породообразующие минералы - кварц и полевые шпаты. В них кремнекислородные тетраэдры сцеплены через все четыре вершины, что создает каркас. Кварц, по структуре относящийся к этой группе, с химической точки зрения является окислом и обычно рассматривается вместе с другими окислами. Группа полевых шпатов объединяет самые распространенные породообразующие минералы в земной коре, составляя в ней по массе свыше 50%. Они подразделяются на калиево-натриевые полевые шпаты и известково-натриевые или плагиоклазы. К первым относится ортоклаз. Плагиоклазы представлены непрерывным рядом минералов: альбит, олигоклаз, андезит, Лабрадор, битовнит, анортит. Крайними членами этого ряда являются альбит и анортит. Можно отметить также распространенный минерал из группы фельдшпатоидов - нефелин.

Окислы и гидроокислы Сырьевые материалы силикатной промышленности Горные породы и их классификация