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As natural minerals, silica and silicates constitute by far the
largest part of the earth's crust and mantle. They are equally
important as raw materials and as mass produced items. For this
reason they have been the subject of scientific research by
geoscientists as well as by applied scientists in cement, ceramic,
glass, and other industries. Moreover, intensive fun damental
research on silicates has been carried out for many years because
silicates are, due to their enormous variability, ideally suited
for the study of general chemical and crystallographic principles.
Several excellent books on mineralogy and cement, ceramics, glass,
etc. give brief, usually descriptive synopses of the structure of
silicates, but do not contain detailed discussions of their
structural chemistry. A number of monographs on special groups of
silicates, such as the micas and clay min erals, amphiboles,
feldspars, and zeolites have been published which con tain more
crystal chemical information. However, no modern text has been
published which is devoted to the structural chemistry of silicates
as a whole. Within the last 2 decades experimental and theoretical
methods have been so much improved to the extent that not only have
a large number of silicate structures been accurately determined,
but also a better under standing has been obtained of the
correlation between the chemical composition of a silicate and its
structure. Therefore, the time has been reached when a modern
review of the structural chemistry of silicates has become
necessary."
A.J. Bard, Z. Ding, N. Myung: Electrochemistry and Electrogenerated
Chemiluminescence of Semiconductor Nanocrystals in Solutions and in
Films.- P. Guyot-Sionnest: Intraband Spectroscopy and Semiconductor
Nanocrystals.- X. Peng, J. Thessing: Controlled Synthesis of High
Quality Semiconductor Nanocrystals.- D. Santamaria-Perez, A. Vegas,
F. Liebau: The Zintl-Klemm Concept Applied to Cations in Oxides.
II. The Structures of Silicates
Ein kristallchemisches Verstandnis der auBerordentlich groBen Zahl
von Silikatstrukturen setzt eine geeignete Klassifikation der
Silikate voraus. Eine solche, auf den Silizium-Sauerstoff-Polyedern
und deren Verkntipfung beruhende Klassifikation verwendet folgende
Einteilungs- prinzipien: (1) [Si0]-Tetraeder und [Si0]-Oktaeder,
(2) Verkntipfung 4 6 der [SiOn]-Polyeder tiber Ecken und Kanten,
(3) Verkntipfung der [Si0]-Tetraeder zu Mehrfachtetraedern, Ringen,
Ketten, Schichten 4 und Geriisten, (4) Unterteilung nach der Anzahl
der [Si0]-Tetraeder 4 in der Identitatsperiode der Ketten, aus
denen die hochkondensierten Silikatanionen aufgebaut werden konnen,
(5) weitere Unterteilun- vor allem der Si0-armeren Silikate - nach
Art und Verkntipfung der 2 Ka tionen-Sauerstoff -Polyeder. Da die
mittlere Bindungsenergie der Si-O-Bindung wesentlich groBer ist als
die der Si-Si-und der Si-H-Bindung, bildet Silizium bevorzugt
[SiOn]-Polyeder im Gegensatz zum homologen Kohlenstoff, der sehr
haufig C-C-Bindungen bildet, da die Bindungen C-C, C-H und c-o von
etwa gleicher Starke sind. Die im Vergleich zu anderen an-
organischen Verbindungsklassen groBe Anzahl von Silikaten wird
durch 4 die in der Reihe Si+-p5+-S6+-CF+ zunehmende AbstoBung der
Zentralatome der [XOn]-Polyeder erklart. Die Tendenz zur Ausbildung
von [Si0]-Oktaedern anstelle von [Si0]-Tetraedern nimmt in Ver- 6 4
bindungen yom Typ pA",0n . qSi0 sowohl mit steigendem Nichtmetall-
2 charakter des Elements A als auch mit steigendem Druck zu.
Silikate bilden bevorzugt Anionen der hochsten Dimensionalitat, die
ftir ein vor- gegebenes Si: O-Verhaltnis moglich ist. Diese
Beobachtung laBt sich durch das Streb en nach elektrostatischem
Ladungsausgleich auf klein- stem Raum erklaren.
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