Mineraalide kristallikeemia

Kristallikeemia selgitab, kuidas aatomite ja ioonide suurus, laeng, koordinatsioon ning sideme tüüp määravad, milliseid struktuure mineraalid omandavad ja kuidas nende koostis asendumise kaudu varieerub.

Definition

Keemiliste printsiipide, eriti sidemete, ioonide suuruse, laengutasakaalu ja koordinatsiooni uurimine, mis reguleerivad mineraalide aatomstruktuuri ja koostise varieeruvust.

Scope

See teema hõlmab ioonilist ja kovalentset sidet mineraalides, efektiivseid ioonraadiusi, koordinatsiooniarvu ja polüeedreid, Paulingi reegleid, raadiuse-suhte printsiipi ning tahke lahuse keemiat, sealhulgas asendus-, seotud ja puudumisemehhanisme. See seob koostise struktuuriga ning sellest tulenevate füüsikaliste ja optiliste omadustega.

Core questions

• Kuidas katiooni ja aniooni raadiuste suhe määrab koordinatsiooniarvu?
• Mis on Paulingi reeglid ja kuidas need ennustavad stabiilseid ioonstruktuure?
• Kuidas asendus- ja seotud tahked lahused laiendavad mineraali koostise ulatust?
• Miks sõltuvad efektiivsed ioonraadiused koordinatsioonist ja oksüdatsiooniastmest?

Key theories

Paulingi reeglid

Printsiipide kogum, mis seob koordinatsioonipolüeedri geomeetriat raadiuse suhtega, nõuab lokaalset elektrostaatilist neutraalsust, piirab jagatud polüeedrilisi servi ja tahke ning minimeerib erinevate katioonkeskkondade arvu, mis kokkuvõttes ratsionaliseerivad ioonilisi mineraalstruktuure.

Efektiivsed ioonraadiused ja asendus

Tabeldatud ioonraadiused, mis varieeruvad koordinatsiooni ja valentsiga, ennustavad, kas ioonid saavad struktuuripaigas üksteist asendada, reguleerides tahke lahuse ulatust mineraalide seeriates.

Clinical relevance

Kristallikeemilised printsiibid selgitavad koostise tsonatsiooni, geotermobaromeetriat, mikroelementide ja saasteainete omastamist ning sünteetiliste funktsionaalsete materjalide disaini ning on aluseks mineraalide keemia tõlgendamisele mikroanalüüsi põhjal.

History

V. M. Goldschmidt kehtestas ioonide suuruse ja laengu geokeemilise rolli 1920. aastatel; Pauling formaliseeris ioonkristallstruktuuride reeglid 1929. aastal; Shannoni 1976. aasta efektiivsete ioonraadiuste kogumikust sai standardviide asenduse ennustamiseks mineraalides.

Key figures

• Linus Pauling
• Victor Goldschmidt
• Robert D. Shannon

Seminal works

• pauling1929
• shannon1976
• klein2007

Frequently asked questions

Mis on tahke lahus mineraalides?

See on ühe iooni pidev või osaline asendumine teise sarnase suuruse ja laenguga iooniga ühes mineraalstruktuuris, nagu oliviini seerias forsteriidist fayaliidini.

Mis on seotud asendus?

See on samaaegne asendus kahes paigas, et säilitada üldine laengutasakaal, näiteks NaSi asendus CaAl-ga plagioklassi päevakivi seerias.