Mineraalien kidekemia
Kidekemia selittää, miten atomien ja ionien koko, varaus, koordinaatio ja sidostyyppi määräävät, millaisia rakenteita mineraalit omaksuvat ja miten niiden koostumukset vaihtelevat substituution kautta.
Definition
Kemiallisten periaatteiden, erityisesti sidosten, ionikoon, varausbalanssin ja koordinaation, tutkimus, jotka säätelevät mineraalien atomirakennetta ja koostumuksellista vaihtelevuutta.
Scope
Tämä aihe kattaa ioniset ja kovalenttiset sidokset mineraaleissa, efektiiviset ionisäteet, koordinaatioluvun ja -polyedrit, Paulingin säännöt, säde-suhde-periaatteen sekä kiinteän liuoksen kemian, mukaan lukien substituutio-, kytkentä- ja poistomekanismit. Se yhdistää koostumuksen rakenteeseen ja siitä johtuviin fysikaalisiin ja optisiin ominaisuuksiin.
Core questions
- Miten kationin ja anionin sädesuhde määrää koordinaatioluvun?
- Mitkä ovat Paulingin säännöt ja miten ne ennustavat stabiileja ionirakenteita?
- Miten substituutio- ja kytketyt kiinteät liuokset laajentavat mineraalin koostumusaluetta?
- Miksi efektiiviset ionisäteet riippuvat koordinaatiosta ja hapetusasteesta?
Key theories
- Paulingin säännöt
- Joukon periaatteita, jotka yhdistävät koordinaatiopolyedrin geometrian sädesuhteeseen, edellyttävät paikallista sähköstaattista neutraalisuutta, rajoittavat jaettuja polyedrin reunoja ja pintoja sekä minimoivat erillisten kationiympäristöjen määrän, ja jotka yhdessä selittävät ionisten mineraalirakenteiden muodostumisen.
- Efektiiviset ionisäteet ja substituutio
- Taulukoidut ionisäteet, jotka vaihtelevat koordinaation ja valenssin mukaan, ennustavat, voivatko ionit korvata toisiaan rakennepaikassa, säädellen kiinteän liuoksen laajuutta mineraalisarjoissa.
Clinical relevance
Kidekemialliset periaatteet selittävät koostumuksellista vyöhykkeisyyttä, geotermobarometriaa, hivenaineiden ja epäpuhtauksien sitoutumista sekä synteettisten funktionaalisten materiaalien suunnittelua, ja ne tukevat mineraalikemian tulkintaa mikroanalyysistä.
History
V. M. Goldschmidt määritti ionikoon ja varauksen geokemiallisen roolin 1920-luvulla; Pauling formalisoi ionisten kiderakenteiden säännöt vuonna 1929; Shannonin vuonna 1976 kokoama efektiivisten ionisäteiden luettelo tuli standardiviitteeksi substituution ennustamisessa mineraaleissa.
Key figures
- Linus Pauling
- Victor Goldschmidt
- Robert D. Shannon
Related topics
Seminal works
- pauling1929
- shannon1976
- klein2007
Frequently asked questions
- Mitä on kiinteä liuos mineraaleissa?
- Se on yhden ionin jatkuvaa tai osittaista korvautumista toisella samankokoisella ja -varauksisella ionilla yhden mineraalirakenteen sisällä, kuten oliviinisarjassa forsteriitista fayaliittiin.
- Mitä on kytketty substituutio?
- Se on samanaikainen substituutio kahdessa paikassa kokonaisvarausbalanssin säilyttämiseksi, kuten NaSi:n ja CaAl:n vaihto plagioklaasimaasälpäsarjassa.