Silica Mineral

Siliciumdioxidmineral, jede der Formen von Siliciumdioxid (SiO ₂), einschließlich Quarz, Tridymit, Cristobalit, Coesit, Stishovit, Lechatelierit und Chalcedon. Verschiedene Arten von Siliciumdioxidmineralien wurden synthetisch hergestellt; einer ist Keatit.

Allgemeine Überlegungen

Kieselsäuremineralien machen ungefähr 26 Gewichtsprozent der Erdkruste aus und sind nach den Feldspaten in Bezug auf die Mineralfülle an zweiter Stelle. Freies Siliciumdioxid kommt in vielen kristallinen Formen mit einer Zusammensetzung vor, die der von Siliciumdioxid sehr nahe kommt, wobei 46,75 Gewichtsprozent Silicium und 53,25 Gewichtsprozent Sauerstoff sind. Quarz ist bei weitem die am häufigsten vorkommende Form. Tridymit, Cristobalit und das wasserhaltige Siliciumdioxidmineral Opal sind selten, und glasartiges (glasartiges) Siliciumdioxid, Coesit und Stishovit wurden nur an wenigen Stellen berichtet. Einige andere Formen wurden im Labor hergestellt, aber in der Natur nicht gefunden.

Physikalische und chemische Eigenschaften

Die kristallographischen Strukturen der Siliciumdioxidmineralien mit Ausnahme von Stishovit sind dreidimensionale Anordnungen verbundener Tetraeder, die jeweils aus einem Siliciumatom bestehen, das von vier Sauerstoffatomen koordiniert wird. Die Tetraeder sind normalerweise ziemlich regelmäßig und die Abstände der Silizium-Sauerstoff-Bindungen betragen 1,61 ± 0,02 Å. Hauptunterschiede hängen mit der Geometrie der tetraedrischen Bindungen zusammen, die kleine Verzerrungen innerhalb der Siliciumdioxid-Tetraeder verursachen können. Hoher Druck zwingt Siliziumatome, sich mit sechs Sauerstoffatomen zu koordinieren, wodurch nahezu regelmäßige Oktaeder in der Stishovitstruktur erzeugt werden.

Die reinen Silica-Mineralien sind farblos und transparent und haben einen glasigen Glanz. Sie sind keine elektrischen Leiter und diamagnetisch. Alle sind hart und stark und versagen durch Sprödbruch unter Belastung.

Einige wichtige physikalische Eigenschaften der Siliciumdioxidmineralien sind in der Tabelle verglichen. Alle außer niedrigem Tridymit und Coesit (unter den kristallinen Sorten) weisen eine relativ hohe Symmetrie auf. Es gibt eine lineare Beziehung zwischen den in der Tabelle aufgeführten Werten des spezifischen Gewichts und dem arithmetischen Mittel der Brechungsindizes (Maße der Lichtgeschwindigkeit, die in verschiedene kristallographische Richtungen übertragen wird) für Siliciumdioxidmineralien, die aus verknüpften Tetraedern bestehen. Diese Beziehung erstreckt sich nicht auf Stishovit, da es nicht aus Siliciumdioxid-Tetraedern besteht. Melanophlogit ist bemerkenswert, weil es in der Grafik unterhalb von Kieselsäure aufgetragen ist. Das spezifische Gewicht von Siliciumdioxidmineralien ist geringer als das der meisten dunklen Silikatmineralien, die in der Natur mit ihnen verbunden sind. Im Allgemeinen haben die helleren Gesteine aus diesem Grund ein geringeres spezifisches Gewicht. Kieselsäuremineralien sind in starken Säuren unlöslich bis schwer löslich, mit Ausnahme von Flusssäure, bei der ein Zusammenhang zwischen spezifischem Gewicht und Löslichkeit besteht.

Einige physikalische Eigenschaften von Kieselsäuremineralien

Phase	Symmetrie	spezifisches Gewicht	Härte
Quarz (Alpha-Quarz)	sechseckig; trigonale Trapezeder	2.651	7
hoher Quarz (Beta-Quarz)	sechseckig; sechseckiges Trapez	2,53 bei 600 Grad Celsius	7
niedriger Tridymit	monoklin?	2.26	7
hoher Tridymit	orthorhombisch	2,20 bei 200 Grad Celsius	7?
niedriger Cristobalit	tetragonal	2.32	6–7
hoher Cristobalit	isometrisch	2,20 bei 500 Grad Celsius	6–7
Keatit	tetragonal	2,50	?
Coesite	monoklin	2.93	7.5
Stishovit	tetragonal	4.28	?
glasartige Kieselsäure	amorph	2.203	6
Opal	schwach kristallin oder amorph	1,99–2,05	5½ - 6½