Силикаты
Силика́ты, соли кремниевых кислот. В основе строения силикатов лежат тетраэдры [SiO4 ]4– , способные связываться (полимеризоваться) своими вершинами с образованием островных, кольцевых, цепочечных, слоистых и каркасных структур. Роль катионов играют преимущественно элементы 2-го, 3-го и 4-го периодов периодической системы.
Атомы кремния Si в кремнекислородных анионах могут быть изоморфно замещены атомами алюминия Аl, В, Be и др., в соответствии с чем различают алюмо-, боро-, бериллосиликаты и др.
Свойства
Природные силикаты и их синтетические аналоги характеризуются, как правило, относительно высокой тугоплавкостью (1000–1300 °С, иногда до 2000 °С и выше), имеют высокие значения твёрдости (6–8 по шкале Мооса), достаточно устойчивы к выветриванию в атмосферных условиях, практически не растворяются в воде(за исключением высокощелочных силикатов), инертны в растворах минеральных кислот и оснований (за исключением фтористоводородной кислоты).
Силикаты и их важнейшие производные (алюмосиликаты) можно рассматривать как соли соответствующих кремниевых и алюмокремниевых кислот, которые в порядке повышения их кислотности могут быть расположены в ряд:
.
Поскольку кремниевые кислоты чрезвычайно слабые, они очень легко вытесняются из растворов своих солей: из «жидкого» стекла (Na, K)SiO3 другими кислотами, в том числе угольной.
Широкое изоморфное замещение в природных и технических силикатах кремния алюминием (и в значительно меньшей степени бором) определяет выраженные кислотные свойства тетраэдрического Аl в алюмокремнекислородных анионных группировках всех структурных типов алюмосиликатов, в особенности каркасного строения.
Алюминий в октаэдрической координации проявляет уже основные свойства, и такие соединения называются, в отличие от алюмосиликатов, силикатами Аl. Типичные представители данного класса веществ силлиманит Al2 O3 · SiO2 ≡Al[6] Al[4] SiO5 (ленточный алюмосиликат алюминия, в скобках указаны координационные числа Аl) и 2 его разновидности – андалузит и кианит – в обычных условиях не связаны между собой полиморфизмом. Катионогенные функции октаэдрического Аl проявляются и в более сложных по составу и строению cиликатах алюминия – в гранатах, бериллах, кордиеритах, минералах галените, топазе и др.
Октаэдрическая координация Si в силикатах – нетипичный случай. Так, при высоких и сверхвысоких давлениях получены сложные по составу и строению силикаты одновременно с тетраэдрической и октаэдрической координациями Si: щелочные тетрасиликаты MSi[6] Si[4] 3 O9 , где М = К, Rb, с вадеитовой структурой и бенитоитоподобный тетрасиликат бария BaSi[6] Si[4] 3 O9 .
Применение и технология
Силикатные материалы – цементы, керамика, стекло, глазури, эмали, ситаллы, изделия каменного литья, строительные (бетоны) и конструкционные материалы имеют исключительное значение по масштабам использования в технике и народном хозяйстве. Силикаты щелочных металлов используют в производстве силикатного клея, красок, замазок, в мыловарении.
.webp)
