Piidioksidi mineraali

Piidioksidimineraalit, mikä tahansa piidioksidin (SiO ₂) muoto, mukaan lukien kvartsi, tridimiitti, kristobaliitti, koesiitti, stisoviitti, lechatelierite ja kalcedoni. Erilaisia piidioksidimineraaleja on valmistettu synteettisesti; yksi on keatiitti.

Yleiset näkökohdat

Piidioksidimineraalit muodostavat noin 26 prosenttia maankuoresta painosta ja ovat mineraalien runsaudessa vain toiseksi maasälpäjä. Vapaa piidioksidi esiintyy monissa kiteisissä muodoissa koostumuksella, joka on hyvin lähellä piidioksidin koostumusta, 46,75 painoprosenttia piitä ja 53,25 prosenttia happea. Kvartsi on ylivoimaisesti yleisimmin esiintyvä muoto. Tridimiitti, kristobaliitti ja vesipitoinen piidioksidi-mineraali-opaali ovat harvinaisia, ja lasimaista (lasimaista) piidioksidia, koesiittiä ja stishoviittia on ilmoitettu vain harvoista alueista. Laboratoriossa on tuotettu useita muita muotoja, mutta niitä ei ole löydetty luonnosta.

Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet

Piidioksidimineraalien, lukuun ottamatta stishoviittia, kristallografiset rakenteet ovat kytkettyjen tetraedronien kolmiulotteisia ryhmiä, joista jokainen koostuu piiatomista, jota koordinoivat neljä happiatomia. Tetraedronit ovat yleensä melko säännöllisiä, ja pii-happi-sidosetäisyydet ovat 1,61 ± 0,02 Ä. Pääasialliset erot liittyvät tetraedristen sidosten geometriaan, mikä voi aiheuttaa pieniä vääristymiä piidioksiditetraedroneissa. Korkea paine pakottaa piiatomit koordinoimaan kuuden happiatomin kanssa tuottaen melkein säännöllisiä oktaedreja stishoviittirakenteeseen.

Puhtaat piidioksidimineraalit ovat värittömiä ja läpinäkyviä ja niissä on lasimainen kiilto. Ne eivät ole sähkönjohtajia ja ovat diamagneettisia. Kaikki ovat kovia ja vahvoja, ja epäonnistuvat hauran murtuman aiheuttaman stressin alla.

Joitakin piidioksidimineraalien tärkeitä fysikaalisia ominaisuuksia verrataan taulukossa. Kaikilla paitsi alhaisella tridimiitillä ja koesiitilla (kiteisten lajikkeiden joukossa) on suhteellisen korkea symmetria. Taulukossa lueteltujen ominaispainoarvojen ja taitekertoimien aritmeettisen keskiarvon (erilaisissa kristallografisissa suunnissa läpäisevän valon nopeuden mitat) välillä on lineaarinen yhteys piidioksidimineraaleihin, jotka koostuvat kytketyistä tetraedreista. Tämä suhde ei koske stishoviittia, koska se ei koostu piidioksiditetraedoneista. Melanoflogiitti on huomattava, koska se juontaa kuvaajan lasimaisen piidioksidin alapuolelle. Piidioksidimineraalien ominaispainot ovat pienempiä kuin useimmissa niissä luonnossa olevissa tummanvärisissä mineraaleissa; yleensä vaaleammilla kivillä on alhaisempi ominaispaino tästä syystä. Piidioksidimineraalit ovat liukenemattomia tai liukenevat niukasti vahvoihin happoihin lukuun ottamatta fluorivetyhappoa, jossa ominaispainon ja liukoisuuden välillä on korrelaatio.

Jotkut piidioksidimineraalien fysikaaliset ominaisuudet

vaihe	symmetria	tietty painovoima	kovuus
kvartsi (alfa-kvartsi)	kuusikulmainen; trigonalinen trapetso katedraali	2,651	7
korkea kvartsi (beeta-kvartsi)	kuusikulmainen; kuusikulmainen trapetso katedraali	2,53 600 asteessa	7
matala tridymite	monokliininen?	2.26	7
korkea tridymite	ortorombisina	2,20 200 asteessa	7?
matala kristobaliitti	tetragonal	2,32	6-7
korkea kristobaliitti	isometrinen	2,20 500 asteessa	6-7
keatite	tetragonal	2.50	?
coesite	monokliininen	2,93	7,5
stishovite	tetragonal	4.28	?
lasimainen piidioksidi	amorfinen	2,203	6
opaali	huonosti kiteinen tai amorfinen	1,99-2,05	5½-6½