Tổng quan về cristobalite và tridymite (các dạng hình thù của silica)

Categories: CÔNG NGHỆ KHÁC
No Comments
Different arrangements of metal oxides, featured silica and its forms. (A) Examples of coordination geometries that MxOy can assume, from top to bottom: quadratic planar, tetrahedral, octahedral and square antiprismatic. (B) SiO4 tetrahedra in silica (SiO2). (C) Amorphous SiO2. (D) Examples of different polymorphs of crystalline SiO2: cristobalite, tridymite and quartz. Note that further crystalline polymorphs exist. Photographs of minerals are reproduced from www.mindat.org.

Geos 306, Fall 2012, Lecture 9, Crystallography I

Công ty Công nghệ mới Nguyễn Vinh và Frank đã sưu tầm và xin được chia sẻ một vài khái niệm như sau: Cristobalit và Tridymite là các dạng cấu trúc đa hình của SiO2 trong đó bốn cạnh của silica được bọc trong cấu trúc hai lớp (tridymite) hoặc cấu trúc ba lớp (cristobalite).

Thêm nữa về cấu trúc mở của cristobalit và tridymite được so sánh với thạch anh ở một mức độ nhất định trong sự kết hợp của các nguyên tố dựa vào cấu trúc tinh thể.

Cristobalit, một khoáng chất chiếm ưu thế trong đá núi lửa, được xác nhận là một khoáng chất phân bố rải rắc trong lòng đất hình thành trên vật liệu núi lửa, nhưng nó rất hiếm ở các loại đất khác. Cristobalit hiện phân bổ dưới dạng lớp phủ không liên tục trong dung nham andesitic và dưới dạng các lớp/ phiến nhỏ và lấp đầy các khe nứt trong các rãnh địa chất.

Tridymite xuất hiện trong các vật liệu núi lửa như trachybasalt và tuffs , nhưng cũng có trong đá vôi và đá phấn. Báo cáo các lớp phủ dày của tridymit trong các hốc của đá andesitic bị phong hóa, có thể liên quan đến các quá trình thủy nhiệt.

Silica và các dạng tinh thể

Khoáng chất đại diện: Thạch anh; Cristobalite; Stishovite; Tridymite; Coesite; những dạng khoáng chất có cùng công thức phân tử dạng đa hình.

Khoáng chất tương đương: Silicon dioxide SiO2

Công thức phân tử: SiO 2 ; silica tinh thể, còn được gọi là silica tự do, được định nghĩa là silicon dioxide (SiO 2). Công thức phân tử này đại diện cho một hợp chất rất bền của silic và oxy, trong đó Si được trùng hợp hoàn toàn thông qua các đơn trái phiếuliên kết Si O theo ba chiều.

Cấu trúc hóa học: Silica tinh thể đại diện cho một dạng silica, ở dạng kết cấu có tổ chức cao, được gọi là khung silicat trong sơ đồ phân loại của các khoáng chất silicat (stishovite là một ngoại lệ và thường được phân loại là một oxit hơn là một silicat) . Thuật ngữ tinh thể dùng để chỉ sự định hướng của các phân tử SiO theo một mô hình cố định, trái ngược với sự sắp xếp phân tử ngẫu nhiên hơn được định nghĩa là vô định hình, không tinh thể hoặc trật tự phạm vi ngắn  . Các nguyên tử ôxy và silic của silic điôxít được sắp xếp theo mô hình ba chiều lặp lại vô định theo ba hướng, tạo thành cấu trúc tinh thể. Xem Hình 1 .

Thạch anh

Silica xuất hiện trong tự nhiên dưới bảy dạng đa hình riêng biệt: thạch anh, cristobalite, tridymite, đá coesite , đá stishovite, lechatelerite (thủy tinh silica) và đá opal  . Cristobalite vô định hình thường xảy ra trong đất; tridymite rất hiếm ở trong đất và thường liên kết với đá núi lửa silic ; và coesit, stishovite, và lechatelerit là những dạng đa hình hiếm gặp. Đá opal là một silica ngậm nước, vô định hình và không phải là hiếm, nhưng, trong số các khoáng chất này, thạch anh có nhiều nhất trong môi trường đất.

Thạch anh là một trong những khoáng chất cuối cùng kết tinh từ mắc ma. Do đó, nó được hình thành trong các điều kiện gần với điều kiện bề mặt trái đất hiện nay hơn so với các khoáng chất được kết tinh trước đó. Điều này góp phần vào tính ổn định cao của nó. So với các dạng đa hình silica khác, cấu trúc tinh thể đóng gói dày đặc và năng lượng hoạt hóa cao cần thiết để thay đổi liên kết Si-O-Si là những yếu tố chính góp phần vào độ ổn định cao của thạch anh. Về cơ bản, thạch anh có trong tất cả các loại đất và thường là thành phần chính của tất cả các phần cát và phù sa. Nó là thành phần chính của phần đất sét thô của nhiều loại đất.

Bốn mặt silica của thạch anh gần như đối xứng và có khoảng cách Si-O là 0,161nano mét. Liên kết Si-O có bản chất ion và cộng hóa trị xấp xỉ bằng nhau. Cấu trúc của thạch anh có thể được hình dung như một mạng lưới xoắn ốc của bốn cạnh silica về trục z ( Hình 1 ). Mỗi tứ diện được lặp lại trong mạng bằng một phép quay 120 ° và phép tịnh tiến một phần ba về trục z . Các tứ diện được liên kết để tạo thành cấu trúc lục giác trong thạch anh.

Your Thoughts