Kristalna hemija minerala

Kristalna hemija objašnjava kako veličina i naelektrisanje atoma i jona, koordinacija i tip veze određuju koje strukture minerali usvajaju i kako se njihov sastav menja supstitucijom.

Definition

Proučavanje hemijskih principa, posebno vezivanja, jonske veličine, balansa naelektrisanja i koordinacije, koji upravljaju atomskom strukturom i varijabilnošću sastava minerala.

Scope

Ova tema obuhvata jonsko i kovalentno vezivanje u mineralima, efektivne jonske poluprečnike, koordinacioni broj i poliedre, Paulingova pravila, princip odnosa poluprečnika i hemiju čvrstog rastvora, uključujući supstitucione, spregnute i mehanizme izostavljanja. Ona povezuje sastav sa strukturom i rezultujućim fizičkim i optičkim svojstvima.

Core questions

• Kako odnos poluprečnika katjona i anjona određuje koordinacioni broj?
• Koja su Paulingova pravila i kako ona predviđaju stabilne jonske strukture?
• Kako supstitucioni i spregnuti čvrsti rastvori proširuju opseg sastava minerala?
• Zašto efektivni jonski poluprečnici zavise od koordinacije i oksidacionog stanja?

Key theories

Paulingova pravila

Skup principa koji povezuju geometriju koordinacionog poliedra sa odnosom poluprečnika, zahtevajući lokalnu elektrostatističku neutralnost, ograničavajući zajedničke poliedarske ivice i strane, i minimizirajući broj različitih katjonskih okruženja, što zajedno racionalizuje jonske mineralne strukture.

Efektivni jonski poluprečnici i supstitucija

Tabelirani jonski poluprečnici koji variraju sa koordinacijom i valencom predviđaju da li se joni mogu međusobno supstituisati na strukturnom mestu, upravljajući obimom čvrstog rastvora u mineralnim serijama.

Clinical relevance

Kristalno-hemijski principi objašnjavaju kompoziciono zoniranje, geotermobarometriju, preuzimanje elemenata u tragovima i kontaminanata, i dizajn sintetičkih funkcionalnih materijala, i oni su osnova za interpretaciju mineralne hemije iz mikroanalize.

History

V. M. Goldschmidt je uspostavio geohemijsku ulogu jonske veličine i naelektrisanja 1920-ih; Pauling je formalizovao pravila jonskih kristalnih struktura 1929; Shannonova kompilacija efektivnih jonskih poluprečnika iz 1976. postala je standardna referenca za predviđanje supstitucije u mineralima.

Key figures

• Linus Pauling
• Victor Goldschmidt
• Robert D. Shannon

Seminal works

• pauling1929
• shannon1976
• klein2007

Frequently asked questions

Šta je čvrsti rastvor u mineralima?

To je kontinuirana ili parcijalna supstitucija jednog jona drugim slične veličine i naelektrisanja unutar jedne mineralne strukture, kao u seriji olivina od forsterita do fajalita.

Šta je spregnuta supstitucija?

To je simultana supstitucija na dva mesta radi očuvanja ukupnog balansa naelektrisanja, kao što je NaSi za CaAl razmena u seriji plagioklasnih feldspata.