Cristalochimia mineralelor

Cristalochimia explică modul în care dimensiunea atomică și ionică, sarcina, coordinația și tipul de legătură determină structurile pe care le adoptă mineralele și modul în care compozițiile lor variază prin substituție.

Definition

Studiul principiilor chimice, în special legarea, dimensiunea ionică, echilibrul de sarcină și coordinația, care guvernează structura atomică și variabilitatea compozițională a mineralelor.

Scope

Acest subiect acoperă legăturile ionice și covalente în minerale, razele ionice efective, numărul de coordinație și poliedrele, regulile lui Pauling, principiul raportului razelor și chimia soluției solide, incluzând mecanismele de substituție, cuplate și de omisiune. Conectează compoziția la structură și la proprietățile fizice și optice rezultate.

Core questions

• Cum determină raportul rază cation-anion numărul de coordinație?
• Care sunt regulile lui Pauling și cum prezic ele structurile ionice stabile?
• Cum lărgesc soluțiile solide de substituție și cuplate gama compozițională a unui mineral?
• De ce depind razele ionice efective de coordinație și starea de oxidare?

Key theories

Regulile lui Pauling

Un set de principii care leagă geometria poliedrului de coordinație de raportul razelor, necesitând neutralitate electrostatică locală, limitând marginile și fețele poliedrice comune și minimizând numărul de medii cationice distincte, care împreună raționalizează structurile minerale ionice.

Raze ionice efective și substituție

Razele ionice tabelate care variază cu coordinația și valența prezic dacă ionii se pot substitui reciproc într-un sit structural, guvernând extinderea soluției solide în seriile minerale.

Clinical relevance

Principiile cristalochimice explică zonarea compozițională, geotermobarometria, preluarea elementelor în urme și a contaminanților, precum și proiectarea materialelor funcționale sintetice, și stau la baza interpretării chimiei minerale din microanaliză.

History

V. M. Goldschmidt a stabilit rolul geochimic al dimensiunii și sarcinii ionice în anii 1920; Pauling a formalizat regulile structurilor cristaline ionice în 1929; compilația lui Shannon din 1976 a razelor ionice efective a devenit referința standard pentru prezicerea substituției în minerale.

Key figures

• Linus Pauling
• Victor Goldschmidt
• Robert D. Shannon

Seminal works

• pauling1929
• shannon1976
• klein2007

Frequently asked questions

Ce este soluția solidă în minerale?

Este substituția continuă sau parțială a unui ion cu un altul de dimensiune și sarcină similară în cadrul unei singure structuri minerale, ca în seria olivinei de la forsterit la fayalit.

Ce este substituția cuplată?

Este substituția simultană în două situri pentru a menține echilibrul general al sarcinii, cum ar fi schimbul NaSi cu CaAl în seria feldspaților plagioclazi.