Poznanie struktur krzemianu

Większość gruntów powstało na skutek wietrzenia skał i dlatego przeważająca część minerałów, to minerały skałotwórcze i jako takie są odporne na wietrzenie chemiczne i fizyczne. Krzemiany o strukturze warstwowej i przestrzennej są minerałami pospolitymi i najczęściej występującymi w gruntach. Poznanie struktur krzemianu można ułatwić przez zbudowanie minerału z podstawowych jednostek strukturalnych. Oczywiście, sposób ten należy traktować jako ujęcie dydaktyczne, a nie jako metodę obrazującą tworzenie się minerałów w przyrodzie (program uprawnienia budowlane na komputer). Struktury minerałów przedstawione w tym rozdziale są wyidealizowane. Typowy kryształ iłu jest strukturą złożoną, podobną do rozmieszczenia wyidealizowanego, jednakże zazwyczaj mającą nieregularne zastąpienia i przewarstwienia.

Czworościan tlenku krzemu składa się z czterech atomów tlenu otaczających atom krzemu. Atomy narysowano w skali promieni wyrażonych w angstremach. Ośmiościan tlenki glinu, ośmiościan tlenku magnezu. Wiążąc czworościany tlenku krzemu otrzymujemy strukturę blaszkowatą krzemionki. Łącząc natomiast ośmiościany tlenku glinu otrzymamy gibbsyt oraz łącząc ośmiościany tlenku magnezu otrzymamy brucyt (program uprawnienia budowlane na ANDROID). Z analizy wartościowości pierwiastków wynika, że czworościan i dwa ośmiościany nie są elektrycznie obojętne i dlatego nie istnieją w odosobnionych jednostkach strukturalnych. Natomiast gibbsyt i brucyt są elektrycznie obojętne i dlatego występują w przyrodzie w czystej postaci.

Jeśli umieścimy jednostkę brucytu na jednostce krzemianu, otrzymamy serpentyn. Na rysunku tym pokazano zarówno budowę atomową, jak i symboliczny schemat budowy (uprawnienia budowlane). Łącząc w podobny sposób gibbsyt i krzemionkę otrzymamy kaolinit. Rzeczywista cząstka minerału zwykle nie składa się tylko z kilku podstawowych warstw, jak to wynika ze schematów budowy. Natomiast pewna liczba warstw układa się jedna na drugiej tworząc właściwy kryształ; cząstka kaolinitu składa się z ok. 115 jednostek dwuwarstwowych (program egzamin ustny).

Wiązanie między podstawowymi jednostkami dwuwarstwowymi składa się z wiązania protonowego i wiązania jonowego. Podczas tworzenia się blaszkowatych minerałów krzemianu o strukturze warstwowej często zachodzi zjawisko izomorficznego zastępowania. Polega ono na zastąpieniu jednego rodzaju atomu przez inny. Na przykład, jedno z miejsc wypełnione atomem krzemu strukturze może zajęte przez atom glinu (opinie o programie). Taki przykład zomorficznego zastąpienia może zachodzić, np. podczas tworzenia się minerału atomu glinu byłby bardziej dostępny niż atom krzemu. Zastąpienie to jest tym bardziej możliwe, gdyż glin ma koordynujące właściwości nieco podobne do krzemu w związku z tym nadaje się dobrze do miejsca h sieci krystaliczne; krzemu. Zastępując dodatni czterowartościowy krzem dodatnim wartościowym glinem otrzymujemy następujące dwa ważne wyniki:

1) wskutek zastąpienia powstaje niedobór jednostek ładunku elektrycznego,

2) następuje małe zniekształcenie sieci krystalicznej, ponieważ jony różnią się wielkością (segregator aktów prawnych).

Zniekształcenie sieci krystalicznej prowadzi do ograniczenia rozwoju kryształów i przez to do ograniczeniach wymiarów. Minerał kaolinitu ma bardzo małą zdolność izomorficznego zastępowania. Istnieje możliwość wymiany jednego atomu glinu na jeden atom krzemu w blaszce krzemionki. Ponieważ podstawowa struktura kaolinitu składa się z warstwy gibbsytu na warstwie krzemianu, minerał ten nazywamy minerałem dwuwarstwowym. Kaofinit jest najważniejszym i najczęściej spotykanym minerałem dwuwarstwowym mającym praktyczne znaczenie w geotechnice (promocja 3 w 1). Haloizyt, mający w zasadzie ten sam skład i budowę co kaolinit, jest ciekawym i nierzadko występującym minerałem dwuwarstwowym. Zasadnicza różnica między haloizytem i kaolinitem polega na obecności wody między podstawowymi warstwami haloizytu, co powoduje występowanie rurkowatych cząstek haloizytu.