כימיה גבישית של מינרלים
כימיה גבישית מסבירה כיצד גודל אטומי ויוני, מטען, קואורדינציה וסוג קשר קובעים אילו מבנים מאמצים מינרלים וכיצד הרכבם משתנה באמצעות החלפה.
Definition
חקר העקרונות הכימיים, בפרט קשרים, גודל יוני, איזון מטענים וקואורדינציה, השולטים במבנה האטומי ובהשתנות ההרכבית של מינרלים.
Scope
נושא זה מכסה קשרים יוניים וקוולנטיים במינרלים, רדיוסים יוניים אפקטיביים, מספר קואורדינציה ופוליאדרים, כללי פאולינג, עקרון יחס הרדיוס, וכימיה של תמיסה מוצקה כולל מנגנוני החלפה, צימוד והשמטה. הוא מקשר הרכב למבנה ולתכונות הפיזיקליות והאופטיות הנובעות מכך.
Core questions
- כיצד יחס הרדיוס קטיון-אניון קובע את מספר הקואורדינציה?
- מהם כללי פאולינג וכיצד הם מנבאים מבנים יוניים יציבים?
- כיצד תמיסות מוצקות של החלפה וצימוד מרחיבות את טווח ההרכב של מינרל?
- מדוע רדיוסים יוניים אפקטיביים תלויים בקואורדינציה ובמצב חמצון?
Key theories
- כללי פאולינג
- קבוצת עקרונות המקשרים גאומטריית פוליאדר קואורדינציה ליחס רדיוס, הדורשים ניטרליות אלקטרוסטטית מקומית, הגבלת קצוות ופאות פוליאדרים משותפים, ומזעור מספר סביבות הקטיון הנפרדות, אשר יחד מסבירים מבנים מינרליים יוניים.
- רדיוסים יוניים אפקטיביים והחלפה
- רדיוסים יוניים בטבלאות המשתנים עם קואורדינציה וערכיות מנבאים האם יונים יכולים להחליף זה את זה באתר מבני, ובכך קובעים את מידת התמיסה המוצקה בסדרות מינרלים.
Clinical relevance
עקרונות כימיה גבישית מסבירים אזורי הרכב, גאותרמוברימטריה, קליטת יסודות קורט ומזהמים, ותכנון חומרים פונקציונליים סינתטיים, והם מהווים בסיס לפרשנות כימיה מינרלית ממיקרואנליזה.
History
ו. מ. גולדשמידט קבע את התפקיד הגיאוכימי של גודל ומטען יוניים בשנות ה-20; פאולינג גיבש את כללי המבנים הגבישיים היוניים ב-1929; אוסף הרדיוסים היוניים האפקטיביים של שאנון מ-1976 הפך לאסמכתא הסטנדרטית לניבוי החלפה במינרלים.
Key figures
- Linus Pauling
- Victor Goldschmidt
- Robert D. Shannon
Related topics
Seminal works
- pauling1929
- shannon1976
- klein2007
Frequently asked questions
- מהי תמיסה מוצקה במינרלים?
- זוהי החלפה רציפה או חלקית של יון אחד באחר בעל גודל ומטען דומים בתוך מבנה מינרלי יחיד, כמו בסדרת האוליבין מפורסטריט לפאיאליט.
- מהי החלפה מצומדת?
- זוהי החלפה סימולטנית בשני אתרים כדי לשמר את איזון המטען הכולל, כגון החלפת NaSi ב-CaAl לאורך סדרת הפלגיוקלז פלדספר.