Siliciummineraal, een van de vormen van siliciumdioxide (SiO 2), inclusief kwarts, tridymiet, cristobaliet, coesiet, stishoviet, lechatelieriet en chalcedoon. Er zijn verschillende soorten silicamineralen synthetisch geproduceerd; een is keatiet.
Algemene Overwegingen
Silicamineralen vormen ongeveer 26 procent van de aardkorst in gewicht en zijn de tweede alleen voor de veldspaats in minerale overvloed. Vrij siliciumdioxide komt voor in vele kristallijne vormen met een samenstelling die zeer dicht bij die van siliciumdioxide ligt, 46,75 gewichtsprocent silicium en 53,25 procent zuurstof. Kwarts is veruit de meest voorkomende vorm. Tridymiet, cristobaliet en het mineraal opaalwaterhoudend siliciumdioxide zijn ongebruikelijk en glasvocht (glasachtig) siliciumdioxide, coesiet en stishoviet zijn slechts op enkele plaatsen gerapporteerd. Verschillende andere vormen zijn geproduceerd in het laboratorium, maar zijn niet gevonden in de natuur.
Fysische en chemische eigenschappen
De kristallografische structuren van de silicamineralen, behalve stishoviet, zijn driedimensionale arrays van gekoppelde tetraëders, elk bestaande uit een siliciumatoom dat wordt gecoördineerd door vier zuurstofatomen. De tetraëders zijn meestal vrij regelmatig en de afstanden van de silicium-zuurstofbinding zijn 1,61 ± 0,02 Å. De belangrijkste verschillen houden verband met de geometrie van de tetraëdrische verbindingen, die kleine vervormingen binnen de silicatetraëders kunnen veroorzaken. Hoge druk dwingt siliciumatomen om te coördineren met zes zuurstofatomen, waardoor bijna regelmatige octaëders in de stishovietstructuur ontstaan.
De zuivere silicamineralen zijn kleurloos en transparant en hebben een glasachtige glans. Ze zijn niet-geleiders van elektriciteit en diamagnetisch. Ze zijn allemaal hard en sterk en falen door een brosse breuk onder een opgelegde spanning.
Enkele belangrijke fysische eigenschappen van de silicamineralen worden vergeleken in de tabel. Alle behalve laag tridymiet en coesiet (onder de kristallijne variëteiten) hebben een relatief hoge symmetrie. Er is een lineair verband tussen de specifieke zwaartekrachtwaarden in de tabel en het rekenkundig gemiddelde van de brekingsindices (metingen van de lichtsnelheid die wordt overgedragen in verschillende kristallografische richtingen) voor silicamineralen die zijn samengesteld uit gekoppelde tetraëders. Deze relatie strekt zich niet uit tot stishoviet omdat het niet bestaat uit siliciumtetraëders. Melanoflogiet is opmerkelijk omdat het in de grafiek onder glasachtig siliciumdioxide uitzet. Het soortelijk gewicht van silicamineralen is lager dan dat van de meeste van de donker gekleurde silicaatmineralen die ermee in de natuur zijn geassocieerd; in het algemeen hebben de lichter gekleurde rotsen daarom een lager soortelijk gewicht. Silicamineralen zijn onoplosbaar tot matig oplosbaar in sterke zuren behalve fluorwaterstofzuur, waarin er een verband bestaat tussen soortelijk gewicht en oplosbaarheid.
Enkele fysische eigenschappen van silicamineralen
| fase | symmetrie | soortelijk gewicht | hardheid |
|---|---|---|---|
| kwarts (alfakwarts) | zeshoekig; trigonale trapezohedral | 2,651 | 7 |
| hoog kwarts (beta-kwarts) | zeshoekig; zeshoekige trapezohedral | 2,53 bij 600 graden Celsius | 7 |
| laag tridymiet | monoklinisch? | 2.26 | 7 |
| hoog tridymiet | orthorhombisch | 2,20 bij 200 graden Celsius | 7? |
| lage cristobaliet | tetragonaal | 2,32 | 6–7 |
| hoog cristobaliet | isometrisch | 2,20 bij 500 graden Celsius | 6–7 |
| keatiet | tetragonaal | 2,50 | ? |
| coesite | monoklinisch | 2,93 | 7.5 |
| stishovite | tetragonaal | 4.28 | ? |
| glasachtig kiezelzuur | amorf | 2.203 | 6 |
| opaal | slecht kristallijn of amorf | 1.99–2.05 | 5½ – 6½ |
