Силициев минерал

Силициев минерал, всяка от формите на силициев диоксид (SiO ₂), включително кварц, тридимит, кристобалит, коезит, стишовит, лехателиерит и халцедон. Синтетично са произведени различни видове силициеви минерали; единият е кеатит.

Общи съображения

Минералите на силициев диоксид съставляват приблизително 26 процента от земната кора по тегло и са на второ място само при фелдшпатовете по изобилие от минерали. Свободният силициев диоксид се среща в много кристални форми със състав, много близък до този на силициев диоксид, като 46,75 тегловни процента са силиций и 53,25 процента кислород. Кварцът е най-често срещаната форма. Тридимитът, кристобалитът и хидридният силициев минерал опал са необичайни, а стъкловидният (стъклен) силициев диоксид, коезит и стишовите са съобщени само от няколко населени места. Няколко други форми са произведени в лабораторията, но не са открити в природата.

Физични и химични свойства

Кристалографските структури на силициевите минерали, с изключение на стишовите, са триизмерни масиви от свързани тетраедрони, всеки от които се състои от силициев атом, координиран от четири кислородни атома. Тетраедрите обикновено са доста редовни, а разстоянията между силиконово-кислородна връзка са 1,61 ± 0,02 Å. Принципните разлики са свързани с геометрията на тетраедричните връзки, които могат да причинят малки изкривявания в рамките на силициевите тетраедри. Високото налягане принуждава силициевите атоми да се координират с шест кислородни атома, произвеждайки почти правилни октаедри в структурата на стишовите.

Минералите на силициев диоксид, когато са чисти, са безцветни и прозрачни и имат стъкловиден блясък. Те са непроводници на електричеството и са диамагнитни. Всички са твърди и силни и се провалят от чуплива фрактура при наложен стрес.

В таблицата са сравнени някои важни физични свойства на силициевите минерали. Всички с изключение на нисък тридимит и коезит (сред кристалните сортове) имат сравнително висока симетрия. Съществува линейна връзка между стойностите на специфичната гравитация, изброени в таблицата, и средноаритметичната стойност на индексите на пречупване (измерване на скоростта на светлината, която се предава в различни кристалографски посоки) за силициеви минерали, съставени от свързани тетраедрони. Тази връзка не се разпростира на стишовите, тъй като не е съставена от силициеви тетраедри. Меланофлогитът се забелязва, тъй като на графиката се очертава под стъкловиден силициев диоксид. Специфичните гравитации на силициевите минерали са по-малко от тези на повечето силикатни минерали с тъмен цвят, свързани с тях в природата; като цяло по-светлите оцветени скали имат по-ниска специфична гравитация по тази причина. Минералите на силициев диоксид са неразтворими до умерено разтворими в силни киселини, с изключение на флуороводородна киселина, в която има връзка между специфичната гравитация и разтворимостта.

Някои физични свойства на силициевите минерали

фаза	симетрия	специфична гравитация	твърдост
кварц (алфа-кварц)	шестоъгълна; триъгълен трапецоед	2.651	7
висок кварц (бета-кварц)	шестоъгълна; шестоъгълен трапец	2,53 при 600 градуса по Целзий	7
нисък тридимит	моноклинния?	2.26	7
висок тридимит	орторомбична	2,20 при 200 градуса по Целзий	7?
нисък кристобалит	четириъгълен	2.32	6-7
висок кристобалит	изометрични	2,20 при 500 градуса по Целзий	6-7
keatite	четириъгълен	2.50	?
coesite	моноклинния	2.93	7.5
stishovite	четириъгълен	4.28	?
стъкловиден силициев диоксид	аморфен	2.203	6
опал	слабо кристален или аморфен	1.99-2.05	5½-6½