Minerał krzemionkowy

Minerał krzemionkowy, dowolna postać dwutlenku krzemu (SiO ₂), w tym kwarc, tridymit, krystobalit, koezyt, stiszowit, lechatelieryt i chalcedon. Różne rodzaje minerałów krzemionki zostały wyprodukowane syntetycznie; jeden jest keatite.

Uwagi ogólne

Minerały krzemionkowe stanowią około 26 procent masy skorupy ziemskiej i ustępują tylko skaleniom pod względem obfitości minerałów. Wolna krzemionka występuje w wielu postaciach krystalicznych o składzie bardzo zbliżonym do składu dwutlenku krzemu, 46,75 procent wagowych stanowi krzem i 53,25 procent tlenu. Kwarc jest zdecydowanie najczęściej występującą formą. Tridymit, krystobalit i opal mineralnej krzemionki uwodnionej są rzadkie, a szklistą (szklistą) krzemionkę, koesit i stiszowit odnotowano tylko z kilku miejsc. Kilka innych form zostało wyprodukowanych w laboratorium, ale nie znaleziono ich w naturze.

Fizyczne i chemiczne właściwości

Struktury krystalograficzne minerałów krzemionkowych, z wyjątkiem stiszowitu, są trójwymiarowymi układami połączonych czworościanów, z których każda składa się z atomu krzemu koordynowanego przez cztery atomy tlenu. Czworościany są zwykle dość regularne, a odległości wiązania krzem-tlen wynoszą 1,61 ± 0,02 Å. Główne różnice dotyczą geometrii wiązań czworościennych, które mogą powodować niewielkie zniekształcenia w czworościanach krzemionki. Wysokie ciśnienie wymusza koordynację atomów krzemu z sześcioma atomami tlenu, wytwarzając prawie regularne ośmiościany w strukturze stiszowitowej.

Minerały krzemionkowe, gdy są czyste, są bezbarwne i przezroczyste i mają szklisty połysk. Nie są przewodnikami prądu i są diamagnetyczne. Wszystkie są twarde i silne i zawodzą przez kruche pękanie pod wpływem nałożonego stresu.

Niektóre ważne właściwości fizyczne minerałów krzemionkowych zestawiono w tabeli. Wszystkie z wyjątkiem niskiego tridymitu i koezytu (wśród odmian krystalicznych) mają stosunkowo wysoką symetrię. Istnieje liniowa zależność między wartościami ciężkości właściwej wyszczególnionymi w tabeli a średnią arytmetyczną wskaźników załamania światła (miar prędkości światła przekazywanego w różnych kierunkach krystalograficznych) dla minerałów krzemionkowych składających się z połączonych czworościanów. Zależność ta nie rozciąga się na stiszowit, ponieważ nie składa się z czworościanów krzemionki. Melanoflogit jest godny uwagi, ponieważ wykreśla poniżej szklistej krzemionki na wykresie. Ciężary właściwe minerałów krzemionkowych są mniejsze niż w przypadku większości ciemnych kolorów minerałów krzemianowych związanych z nimi w naturze; ogólnie rzecz biorąc, skały o jaśniejszym kolorze mają z tego powodu niższy ciężar właściwy. Minerały krzemionkowe są nierozpuszczalne lub trudno rozpuszczalne w mocnych kwasach, z wyjątkiem kwasu fluorowodorowego, w którym istnieje korelacja między ciężarem właściwym a rozpuszczalnością.

Niektóre właściwości fizyczne minerałów krzemionkowych

faza	symetria	środek ciężkości	twardość
kwarc (alfa-kwarc)	sześciokątny; trójdzielny trapez	2,651	7
wysoki kwarc (beta-kwarc)	sześciokątny; sześciokątny trapezoedryczny	2,53 w temperaturze 600 stopni Celsjusza	7
niski tridymit	Jednoskośny?	2.26	7
wysoki tridymit	rombowy	2,20 w 200 stopniach Celsjusza	7?
niski krystobalit	tetragonalny	2,32	6–7
wysoki krystobalit	izometryczny	2,20 w 500 stopniach Celsjusza	6–7
keatite	tetragonalny	2,50	?
coesite	Jednoskośny	2,93	7.5
stiszowit	tetragonalny	4.28	?
szklista krzemionka	bezpostaciowy	2,203	6
opal	słabo krystaliczny lub amorficzny	1,99–2,05	5½ – 6½