Kimia Kristal Mineral

Kimia kristal menjelaskan bagaimana ukuran atom dan ion, muatan, koordinasi, dan jenis ikatan menentukan struktur yang diadopsi mineral dan bagaimana komposisinya bervariasi melalui substitusi.

Definition

Studi tentang prinsip-prinsip kimia, khususnya ikatan, ukuran ionik, keseimbangan muatan, dan koordinasi, yang mengatur struktur atom dan variabilitas komposisi mineral.

Scope

Topik ini mencakup ikatan ionik dan kovalen dalam mineral, jari-jari ionik efektif, bilangan koordinasi dan polihedra, aturan Pauling, prinsip rasio jari-jari, dan kimia larutan padat termasuk mekanisme substitusi, berpasangan, dan penghilangan. Ini menghubungkan komposisi dengan struktur dan sifat fisik serta optik yang dihasilkan.

Core questions

• Bagaimana rasio jari-jari kation-ke-anion menentukan bilangan koordinasi?
• Apa saja aturan Pauling dan bagaimana aturan tersebut memprediksi struktur ionik yang stabil?
• Bagaimana larutan padat substitusional dan berpasangan memperluas rentang komposisi mineral?
• Mengapa jari-jari ionik efektif bergantung pada koordinasi dan keadaan oksidasi?

Key theories

Aturan Pauling

Serangkaian prinsip yang menghubungkan geometri polihedron koordinasi dengan rasio jari-jari, yang mensyaratkan netralitas elektrostatik lokal, membatasi tepi dan muka polihedral yang berbagi, dan meminimalkan jumlah lingkungan kation yang berbeda, yang bersama-sama merasionalisasi struktur mineral ionik.

Jari-jari ionik efektif dan substitusi

Jari-jari ionik yang ditabulasi yang bervariasi dengan koordinasi dan valensi memprediksi apakah ion dapat saling menggantikan dalam situs struktural, mengatur sejauh mana larutan padat dalam seri mineral.

Clinical relevance

Prinsip-prinsip kimia-kristal menjelaskan zonasi komposisi, geotermobarometri, penyerapan unsur jejak dan kontaminan, serta desain material fungsional sintetis, dan menjadi dasar interpretasi kimia mineral dari mikroanalisis.

History

V. M. Goldschmidt menetapkan peran geokimia ukuran dan muatan ionik pada tahun 1920-an; Pauling memformalkan aturan struktur kristal ionik pada tahun 1929; kompilasi jari-jari ionik efektif Shannon tahun 1976 menjadi referensi standar untuk memprediksi substitusi dalam mineral.

Key figures

• Linus Pauling
• Victor Goldschmidt
• Robert D. Shannon

Seminal works

• pauling1929
• shannon1976
• klein2007

Frequently asked questions

Apa itu larutan padat dalam mineral?

Ini adalah substitusi kontinu atau parsial satu ion dengan ion lain yang memiliki ukuran dan muatan serupa dalam satu struktur mineral, seperti dalam seri olivin dari forsterit ke fayalit.

Apa itu substitusi berpasangan?

Ini adalah substitusi simultan pada dua situs untuk menjaga keseimbangan muatan keseluruhan, seperti pertukaran NaSi untuk CaAl di seluruh seri feldspar plagioklas.