เคมีผลึกของแร่
เคมีผลึกอธิบายว่าขนาดอะตอมและไอออน ประจุ การประสานงาน และชนิดของพันธะกำหนดโครงสร้างที่แร่จะรับมาและองค์ประกอบของแร่จะแตกต่างกันไปอย่างไรผ่านการแทนที่
Definition
การศึกษาหลักการทางเคมี โดยเฉพาะพันธะ ขนาดไอออน ความสมดุลของประจุ และการประสานงาน ซึ่งควบคุมโครงสร้างอะตอมและความแปรผันขององค์ประกอบของแร่
Scope
หัวข้อนี้ครอบคลุมพันธะไอออนิกและโคเวเลนต์ในแร่ รัศมีไอออนิกที่มีประสิทธิภาพ เลขโคออร์ดิเนชันและทรงหลายหน้า กฎของพอลลิง หลักการอัตราส่วนรัศมี และเคมีของสารละลายของแข็ง รวมถึงกลไกการแทนที่ การจับคู่ และการละเว้น โดยเชื่อมโยงองค์ประกอบเข้ากับโครงสร้างและคุณสมบัติทางกายภาพและทางแสงที่เกิดขึ้น
Core questions
- อัตราส่วนรัศมีแคตไอออนต่อแอนไอออนกำหนดเลขโคออร์ดิเนชันได้อย่างไร?
- กฎของพอลลิงคืออะไร และทำนายโครงสร้างไอออนิกที่เสถียรได้อย่างไร?
- สารละลายของแข็งแบบแทนที่และแบบจับคู่ขยายช่วงองค์ประกอบของแร่ได้อย่างไร?
- เหตุใดรัศมีไอออนิกที่มีประสิทธิภาพจึงขึ้นอยู่กับการประสานงานและสถานะออกซิเดชัน?
Key theories
- กฎของพอลลิง
- ชุดของหลักการที่เกี่ยวข้องกับเรขาคณิตของทรงหลายหน้าโคออร์ดิเนชันกับอัตราส่วนรัศมี โดยกำหนดให้มีความเป็นกลางทางไฟฟ้าสถิตในท้องถิ่น จำกัดขอบและหน้าของทรงหลายหน้าที่ใช้ร่วมกัน และลดจำนวนสภาพแวดล้อมของแคตไอออนที่แตกต่างกัน ซึ่งทั้งหมดนี้ช่วยอธิบายโครงสร้างแร่ไอออนิก
- รัศมีไอออนิกที่มีประสิทธิภาพและการแทนที่
- รัศมีไอออนิกที่จัดทำเป็นตารางซึ่งแปรผันตามการประสานงานและเวเลนซ์ ทำนายว่าไอออนสามารถแทนที่กันในตำแหน่งโครงสร้างได้หรือไม่ ซึ่งควบคุมขอบเขตของสารละลายของแข็งในชุดแร่
Clinical relevance
หลักการทางเคมีผลึกอธิบายการแบ่งเขตองค์ประกอบ ธรณีเทอร์โมบารอมิเตอร์ การดูดซึมธาตุติดตามและสารปนเปื้อน และการออกแบบวัสดุสังเคราะห์ที่มีประโยชน์ และเป็นพื้นฐานในการตีความเคมีของแร่จากการวิเคราะห์ขนาดเล็ก
History
V. M. Goldschmidt ได้กำหนดบทบาททางธรณีเคมีของขนาดและประจุไอออนในช่วงทศวรรษ 1920; พอลลิงได้กำหนดกฎของโครงสร้างผลึกไอออนิกในปี 1929; การรวบรวมรัศมีไอออนิกที่มีประสิทธิภาพของแชนนอนในปี 1976 ได้กลายเป็นข้อมูลอ้างอิงมาตรฐานสำหรับการทำนายการแทนที่ในแร่
Key figures
- Linus Pauling
- Victor Goldschmidt
- Robert D. Shannon
Related topics
Seminal works
- pauling1929
- shannon1976
- klein2007
Frequently asked questions
- สารละลายของแข็งในแร่คืออะไร?
- เป็นการแทนที่ไอออนหนึ่งด้วยไอออนอื่นที่มีขนาดและประจุใกล้เคียงกันอย่างต่อเนื่องหรือบางส่วนภายในโครงสร้างแร่เดียว เช่นในชุดโอลิวีนจากฟอร์สเตอไรต์ถึงฟายาไลต์
- การแทนที่แบบจับคู่คืออะไร?
- เป็นการแทนที่พร้อมกันในสองตำแหน่งเพื่อรักษาสมดุลประจุโดยรวม เช่น การแลกเปลี่ยน NaSi สำหรับ CaAl ในชุดเฟลด์สปาร์แพลจิโอเคลส