Большая Советская Энциклопедия (СИ) - Большая Советская Энциклопедия "БСЭ" - Страница 38

  В составе С. отмечается разнообразие форм вхождения в их структуру водорода — в виде гидроксильных групп, кристаллизационной и цеолитной воды, межслоевой адсорбированной воды и др., изучаемых с помощью ядерного магнитного резонанса (ЯМР), термического анализа, инфракрасной спектроскопии. Во всех подклассах С. выделяются группы с добавочными анионами (O^2-, F^-, CI^-, OH^-, S^2-) и радикалами (SO₄^2-, CO₃^2- и др.).

  Дальнейшие усложнения в строении С. связаны с явлениями упорядочения (особенно Al — Si в алюмосиликатах и Mg — Fe в оливинах, пироксенах, амфиболах), политипии и смешаннослойных прорастаний (в слоистых С.), полиморфных превращений (например, андалузит — дистен — силлиманит), распада твёрдых растворов, образования электронно-дырочных центров (см. Дефекты в кристаллах).

  Большинство С. в связи с их сложным строением имеет низкую симметрию: около 45% кристаллизуется в моноклинной, 20% имеют ромбическую симметрию, 9% — триклинную, 7% — тетрагональную, 10% — тригональную и гексагональную и 9% — кубическую.

  Весьма характерно двойникование (двойники роста, механических и фазовых превращений).

  Свойства С. определяются прежде всего типом кремнекислородного тетраэдра: спайность (несовершенная в островных и кольцевых С., совершенная и зависящая от ориентировки кремнекислородных группировок в цепочечных, слоистых, каркасных С.); твёрдость обычно 5,5—7, кроме слоистых С., в которых она понижается до 2—1; плотность около 2500—3500 кг/м³. Цвет большинства С. определяется ионами железа (Fe²⁺ — зелёный, Fe³⁺ — бурый, красный, жёлтый, Fe²⁺ и Fe³⁺ — синий и др.), в отдельных группах — ионами Ti³⁺, V⁴⁺, Cr³⁺, Mn²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Cu²⁺ и их сочетаниями с ионами железа и др.; в некоторых минералах — электронно-дырочными центрами. В ряде случаев окраска связана с микровключениями окрашенных минералов.

  Большое значение для точной диагностики С. имеют их оптические свойства — преломление, оптическая ориентировка и др., измеряемые с помощью Федорова столика, иммерсионного метода и др.

  Происхождение С. весьма разнообразно: они возникают при кристаллизации магмы, метаморфических и метасоматических процессах; реже С. образуются в гидротермальных жилах. Крупные кристаллы С. возникают в пегматитах.

  Физико-химические особенности образования С. в природных условиях определяются с помощью парагенетического анализа минеральных ассоциаций (см. Парагенезис минералов) с учётом данных детально изученных диаграмм состоянии силикатных систем. При выветривании происходит разрушение большинства С. с образованием осадочных горных пород, с выщелачиванием основных соединений, освобождением кремнезёма, возникновением за счёт алюмосиликатов водных силикатов алюминия, образованием глинистых минералов, нонтронита, гарниерита и др., а также окислов железа, карбонатов и др.

  С. (плагиоклазы, оливин, пироксены и др.) являются также главными минералами лунных пород, входят в состав метеоритов. Полагают, что оливин и плотная модификация со шпинели составляют почти полностью мантию Земли.

  Применение С. определяется тем, что многие из них являются важнейшими среди полезных ископаемых. Существенное значение имеют силикатные минералы, составляющие литиевые, бериллиевые руды, руды рассеянных элементов, силикатные никелевые руды. Месторождения нефелина поставляют комплексное сырьё для получения алюминия, поташа, соды. Большую долю составляют С. в нерудных полезных ископаемых (полевые шпаты, слюды, асбест, тальк, цеолиты, гранаты, бентонитовые и огнеупорные глины), в драгоценных и поделочных камнях (изумруд, аквамарин, топаз, хризолит, турмалин и др.).

  Исследование С. как главнейших минералов Земли и Луны, содержащих многие ценные элементы в качестве основных компонентов или примесей, составляет важное направление современной минералогии, тесно связанное с геохимией, литологией, геофизикой и исследованием вещественного состава месторождений полезных ископаемых.

  Лит.: Соболев B. С., Введение в минералогию силикатов, Львов, 1949; Белов Н. В., Кристаллохимия силикатов с крупными катионами, М., 1961; Эйтель В., Физическая химия силикатов, пер. с англ., М., 1962; Дир У.-А., Хауи Р.-А., 3усман Дж., Породообразующие минералы, пер. с англ., т. 1—4, М., 1965 — 66; Поваренных А. С., Кристаллохимическая классификация минеральных видов, К., 1966; Минералы. Справочник, т. 3, в. 1, М., 1972; Коржинский Д. С., Теоретические основы анализа парагенезисов минералов, М., 1973; Марфунин А. С., Введение в физику минералов, М., 1974.

  А. С. Марфунин.

Основные типы связи кремнекислородных радикалов: 1 — изолированные тетраэдры [SiO₄]^4- с октаэдрами Mg, Fe, Ca; 2 — группы [Si₂O₇]^6- из двух тетраэдов; 3 — шестерные кольца [Si₃O₉]^6-; 4 — цепочки [SiO₃]^2-; 5 — ленты [Si₄O₁₁]^6-; 6 — слои из шестерных колец [Si₄O₁₀]^4-.

Силика'ты на'трия, натриевые соли кремниевых кислот. Известны следующие безводные С. н.: Na₂O×SiO₂ (или Na₂SiO₃) — метасиликат натрия, 2Na₂O×SiO₂ (Na₄SiO₄) — ортосиликат натрия, 3Na₂O×2SiO₂ (Na₆Si₂O₇) — пиросиликат натрия, Na₂O×2SiO₂ (Na₂Si₂O₅) — бисиликат натрия, Na₂O×3SiO₂ (Na₂Si₃O₇) — трисиликат натрия. См. также Силикаты природные и Стекло.

Силика'ты синтети'ческие, простые или сложные соли кремниевых или алюмокремниевых кислот. С. с. — составная часть цементов, огнеупоров, шлаков, красного и силикатного кирпича, фарфора и фаянса, стекол, глазурей, эмалей, адсорбентов, катализаторов и пр. С. с., образующиеся в процессе нагревания сырьевой смеси, содержащей в своём составе SiO₂, AI₂O₃, CaO, MgO, K₂O и др., во многом определяют свойства получаемого технического продукта. С. с. могут образоваться и в результате нежелательных процессов, например коррозии огнеупоров расплавленными металлургическими шлаками. В отличие от силикатов природных, С. с. могут быть получены в виде однофазных продуктов, свободных от посторонних примесей. Синтезированы почти все аналоги природных силикатов, а также большое число силикатов, не встречающихся в природе.

  С. с. щелочных металлов относительно легкоплавки и хорошо растворяются в воде; силикаты Na и К в виде т. н. жидкого, или растворимого, стекла используют для изготовления клея, красок, различных замазок и в мыловарении. С. с. двухвалентных и особенно трёхвалентных металлов обладают большой тугоплавкостью и химической устойчивостью. Силикаты кальция 3CaO·SiO₂ и 2CaO·SiO₂ являются основными компонентами портландцемента. Гидросиликаты кальция, образующиеся при гидратации цемента, а также при гидротермической обработке в автоклавах силикатного кирпича и силикатобетонных изделий, обусловливают прочность твердеющих материалов. Метасиликат кальция CaO·SiO₂ — наполнитель при изготовлении бумаги. Ортосиликат магния 2MgO·SiO₂ — основной компонент форстеритовых огнеупоров (встречается также в составе магнезитевых огнеупоров и шлаков). Метасиликат магния MgO·SiO₂ — кристаллическая фаза электроизоляционной стеатитовой керамики. Силикат алюминия 3A1₂O₃·2SiO₂ — муллит обеспечивает прочность при высоких температурах и коррозионную стойкость шамотных и муллитовых огнеупоров, широко используемых в металлургии и стекловарении. Этот же силикат в виде тончайших иголочек кристаллизуется при обжиге фарфоровых изделий; он служит своеобразной арматурой фарфора (о цеолитах и пермутитах см. в ст. Алюмосиликаты). Алюмосиликаты лития и магния, обладающие низким коэффициентом термического расширения, — основные кристаллические фазы стойких к термическому удару керамических материалов. Способность силикатных расплавов застывать в виде стекла, не кристаллизуясь, позволяет получать стекла различного назначения. Однако в технике иногда специально создаются условия для кристаллизации стекла. При этом получают стеклокристаллические материалы — ситаллы (см. также Строительных материалов промышленность).