Silikat

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Silikat

Stichpunkte

Allgemein
	In der Chemie ist ein Silikat eine Verbindung von Silizium und Sauerstoff (SixOy)
	einem oder mehreren Metallen und eventuell auch Hydroxid-Ionen
	Mit Silikat bezeichnet man auch die Salze des Siliziums und der KieselsÃ¤uren
	siehe auch Quarz
	In der Mineralogie bilden die Silikate oder Silikatminerale eine groÃŸe Mineralgruppe. Die Erdkruste besteht zu Ã¼ber 90 Prozent
	der Erdmantel fast vollstÃ¤ndig aus Silikaten
	Die hÃ¤ufigsten Silikate in der Erdkruste sind mit 50-60 Volumenprozent die FeldspÃ¤te
	Andere wichtige gesteinsbildende Minerale sind Glimmer
	Granat und Olivin
	Amphibole
	Tonminerale
	Pyroxene
	Das hÃ¤ufige Mineral Quarz (SiO2) wird in deutschsprachiger Literatur zu den Oxiden gezÃ¤hlt
	"Verbergen") 1 Struktur 2 Systematik der Silikatminerale 2.1 Bemerkungen zur Schreibweise der chemischen Summenformeln 2.1 Klassifizierung nach dem Polymerisationsgrad der SiO4-Tetraeder 2.1.1 Inselsilikate (Nesosilikate) 2.1.2 Gruppensilikate (Sorosilikate) 2.1.3 Ringsilikate (Cyclosilikate) 2.1.4 Einfach- und Doppelkettensilikate (Inosilikate) 2.1.5 Schichtsilikate (Phyllosilikate) 2.1.6 GerÃ¼stsilikate (Tectosilikate) 2.1.7 Amorphe Silikate 2.2 Klassifikation nach Kostov 3 Technische Silikate 4 Vorkommen 5 Verwendung 5.1 Als Schmuck- und Edelsteine 5.2 Industriell 6 Weitere Literatur 7 Weblinks [Bearbeiten]
	im anglo-amerikanischen Schrifttum zu den Silikaten gerechnet. Inhaltsverzeichnis showTocToggle("Anzeigen"
Struktur
	deshalb lassen sie sich relativ einfach in eine systematische Ordnung bringen
	Allen Silikatmineralen ist ein gemeinsames Bauprinzip eigen
	Die Grundbausteine aller Silikate sind SiO4-Tetraeder
	Ein Siliziumatom ist dabei von vier Sauerstoffatomen umgeben
	in der Mitte bleibt Platz fÃ¼r das relativ kleine Siliziumatom (der freie Raum heiÃŸt TetraederlÃ¼cke)
	Die Sauerstoffatome berÃ¼hren sich wegen ihrer GrÃ¶ÃŸe
	Eine weitere Eigenschaft der Silikate besteht in der FÃ¤higkeit der Sauerstoffatome gleichzeitig an verschiedenen SiO4-Komplexen teilzuhaben
	Silikate in denen dies passiert nennt man Alumosilikate
	Daraus ergeben sich neben isolierten SiO4-Tetraedern weitere
	zusammengesetzte Bauelemente: isolierte Tetraeder Doppeltetraeder Ringstrukturen Einfach- und Doppelketten Schichtstrukturen GerÃ¼ststrukturen Aluminium kann das sich chemisch Ã¤hnlich verhaltende Silizium ersetzen (substituieren)
	Bei Einbau von Aluminium (Al3+ statt Si4+) in das Mineralgitter muss Ladungsausgleich durch Einbau weiterer positiv geladener Ionen (Kationen) erfolgen
	Das Al:Si-VerhÃ¤ltnis kann den Wert 1 nicht Ã¼berschreiten
	reine Aluminate kommen in der Natur nicht vor. [Bearbeiten]
Systematik der Silikatminerale
	Die Silikate bilden wie bereits erwÃ¤hnt eine Ã¤uÃŸerst ausgedehnte Mineralfamilie
	Es treten groÃŸe Unterschiede hinsichtlich chemischer Zusammensetzung
	Bindungsarten und Struktur der Grundbausteine auf
	Kristallsymmetrie
	Es bestehen deshalb verschiedene Klassifikationsschemata fÃ¼r Silikatminerale
	Die in Deutschland Ã¼bliche Systematik teilt die Silikate nach dem Grad der Polymerisation der SiO4-Tetraeder ein. [Bearbeiten]
Bemerkungen zur Schreibweise der chemischen Summenformeln
	Eine vereinfachte schematische Formel von Silikaten ist: <math>mathrm {M_nleft[left(Si_xO_yright)^{4x-2y}right]}<math>. An die Stelle der Sauerstoff-Siliziumkomplexe kÃ¶nnen Hydroxid- oder Fluoridionen treten
	Die Position von "M" wird von einem oder mehreren Metallionen bis zum Ladungsausgleich besetzt
	In das Gitter von besonders weitmaschigen Silikaten kann auch Wasser eingelagert werden
	so deutet man das durch senkrechte Trennstriche im letzten Term der Formel an
	Wenn in einem bestimmten Mineral tatsÃ¤chlich einige der SixOy-Komplexe durch Ionen wie Fluorid (F-) oder Hydroxid (OH-) ersetzt werden
	Kaolinit. Eingelagertes Wasser wird folgendermaÃŸen notiert: <math>mathrm{Na[AlSi_2O_6]cdot H_2O}<math>
	Analcim. [Bearbeiten]
	zum Beispiel <math>mathrm{Al_2left[Si_2O_5\|(OH)_4right]}<math>
Klassifizierung nach dem Polymerisationsgrad der SiO₄-Tetraeder
	[Bearbeiten]
Inselsilikate (Nesosilikate)
	Bei den Inselsilikaten liegen isolierte SiO4-Tetraeder vor
	Vertreter: Olivin: <math>(Mg
	Fe)_2[SiO_4]<math> Zirkon: <math>Zr[SiO_4]<math> [Bearbeiten]
Gruppensilikate (Sorosilikate)
	Je zwei SiO4-Komplexe sind Ã¼ber ein Sauerstoffatom zu Doppeltetraedern verbunden
	wobei dieser so genannte BrÃ¼ckensauerstoff jedem SiO4-Tetraeder zur HÃ¤lfte angehÃ¶rt
	Das Si:O VerhÃ¤ltnis in Gruppensilikaten ist damit 2:7
	ein Beispiel ist das Mineral Gehlinit (Ca2Al[(Si
	Diese Struktur kommt weniger hÃ¤ufig vor
	Al)2O7]). [Bearbeiten]
Ringsilikate (Cyclosilikate)
	Vierer- und Sechserringen gruppiert
	In Ringsilikaten sind die SiO4-Tetraeder zu isolierten Dreier-
	Jedes Siliziumion teilt sich je zwei Sauerstoffionen mit zwei benachbarten Tetraedern
	Daraus ergeben sich die folgenden Formeln fÃ¼r die Ringstrukturen : [Si3O9]6- [Si4O12]8- [Si6O18]12-. Beryll (Al2Be3[Si6O18]) und Cordierit ((Mg
	Fe)2[Al4Si5O18]*nH2O) gehÃ¶ren zu den Ringsilikaten. [Bearbeiten]
Einfach- und Doppelkettensilikate (Inosilikate)
	Zu den Kettensilikaten gehÃ¶ren zwei wichtige Gruppen von gesteinsbildenden Mineralen: Pyroxene und Amphibole
	woraus sich ein Si:O-VerhÃ¤ltnis von 1:3 ergibt (z.B
	Die Pyroxene bilden eindimensionale Einfachketten
	dabei gehÃ¶ren je zwei der Sauerstoffionen gleichzeitig zwei Tetraederkomplexen an
	Diopsid (CaMg[Si2O6]). Amphibole bilden eindimensionale Doppelketten
	Dabei sind zwei Einfachketten seitlich Ã¼ber BrÃ¼ckensauerstoffe verbunden
	GegenÃ¼ber den Einfachketten hat zusÃ¤tzlich jeder zweite Tetraeder jeder Einfachkette mit seinem jeweiligen Nachbarn ein Sauerstoffion gemeinsam
	Das Si:O-VerhÃ¤ltnis bei Doppelkettensilikaten betrÃ¤gt 4:11
	In solchen silikatischen Doppelketten sind HohlrÃ¤ume vorhanden
	in die (OH)-- und F--Ionen eintreten kÃ¶nnen
	In der chemischen Summenformel wird das durch einen vertikalen Strich zum Ausdruck gebracht
	Fe)5[(OH)2\|Si8O22]). [Bearbeiten]
	Ein Mineral aus der Gruppe der Amphibole ist Aktinolith (Ca2(Mg
Schichtsilikate (Phyllosilikate)
	Durch weitergehende Polymerisation bilden sich aus Kettenstrukturen zweidimensionale Schichtstrukturen von SiO4-Tetraedern
	Innerhalb einer Schicht teilt sich dabei jedes Siliziumion drei seiner Sauerstoffionen mit seinen Nachbarn
	Das Si:O-VerhÃ¤ltnis der Schichtsilikate betrÃ¤gt 2:5
	Zwischen den SiO4-Schichten befinden sich HohlrÃ¤ume die mit (OH)-- und F--Ionen besetzt werden kÃ¶nnen
	die sich zwischen zwei Tetraederschichten befinden
	eine weitere Unterteilung berÃ¼cksichtigt die Strukturen und Ionen
	Die Schichtsilikate besitzen eine weitergehende Systematik und werden unterteilt in Zwei- und Dreischichtsilikate
	Zu den Schichtsilikaten gehÃ¶ren Mineralgruppen wie Glimmer
	Talk
	Serpentin und Tonminerale wie Vermiculit
	Beispiele sind Muskovit (ein Dreischichtsilikat) (KAl2[(OH)2\|AlSi3O10]) und Kaolinit (ein Zweischichtsilikat) (Al4[(OH)8\|Si4O10]. [Bearbeiten]
GerÃ¼stsilikate (Tectosilikate)
	Bei GerÃ¼stsilikaten gehÃ¶rt jedes Sauerstoffion gleichzeitig zwei benachbarten Tetraedern an
	Dadurch entstehen dreidimensionale Netzwerkstrukturen
	Es ergibt sich die chemische Summenformel SiO2; das ist Quarz
	FÃ¼r weitere GerÃ¼stsilikate muss Silizium durch Aluminium ersetzt werden
	Der Ladungsausgleich erfolgt durch Einlagerung von Kationen
	eine wegen ihrer HÃ¤ufigkeit auÃŸerordentlich wichtige Gruppe von Mineralen
	Zu den GerÃ¼stsilikaten gehÃ¶ren die FeldspÃ¤te und Feldspatvertreter
	Beispiele sind Minerale aus der Mischreihe der Plagioklase (Albit - Anorthit): (NaAlSi3O8 - CaAl2Si2O8)
	In das weitmaschige Gitternetz einiger Feldspatvertreter kÃ¶nnen sogar groÃŸe MolekÃ¼le wie H2O eingebaut werden
	Bei hoher Temperatur entweicht das Wasser
	wird jedoch bei niedriger Temperatur in mit Wasserdampf gesÃ¤ttigter Umgebung wieder ins Kristallgitter eingebaut
	Diese wasserhaltigen Minerale gehÃ¶ren zur Gruppe der Zeolithe (z
	BN
	atrolith (Na2[Al2Si3O10]*nH2O). [Bearbeiten]
Amorphe Silikate
	Opal ist eine amorphe QuarzvarietÃ¤t (Quarz wird je nach Autor auch zu den Oxidmineralen gestellt). Die hochstrukturierten Schalen von Kieselalgen (Diatomee) und von Strahlentierchen (Radiolaria) sind aus amorphen Silikaten aufgebaut. [Bearbeiten]
Klassifikation nach Kostov
	siehe weiter unten den Punkt "Weitere Literatur". [Bearbeiten]
	Diese Einteilung beruht hauptsÃ¤chlich auf der chemischen Zusammensetzung des Silikats und seiner Kristallmorphologie
Technische Silikate
	Viele Silikate werden industiell gefertigt
	Hier sind an prominentester Stelle die GlÃ¤ser zu nennen
	Diese werden in der Regel aus Quarzsand (SiO2)und Metalloxiden in einem Glasschmelzofen hergestellt (z.B
	Fa
	sogenannte WasserglÃ¤ser
	Schott / Mainz [1] (http://www.schott.com)). In Wasser lÃ¶sliche GlÃ¤ser
	werden ebenso aus Quarzsand (SiO2) und Metalloxiden (hier: Na2O - z.B. als Soda Na2CO3 oder K2O) in einem Glasschmelzofen hergestellt (z.B
	Fa
	Cognis / DÃ¼sseldorf [2] (http://www.cognis.com)). Aus Wasserglas werden groÃŸtechnisch durch Reaktion mit SÃ¤uren u.a
	Silikate und Zeolithe hergestellt. Gele (Silicagel) erhÃ¤lt man durch Reaktion von Wasserglas mit SchwefelsÃ¤ure unter sauren Reaktionsbedingungen (z.B
	KieselsÃ¤ure
	Gele
	Fa
	Grace / Worms [3] (http://www.grace.com))
	Wird die Reaktion unter basischen Bedingungen durchgefÃ¼hrt erhÃ¤lt man sogenannte "gefÃ¤llte" KieselsÃ¤uren (KieselsÃ¤ure) (z.B
	Fa
	Degussa / Wesseling [4] (http://www.degussa.com))
	Silikate erhÃ¤lt man durch Reaktion von Wasserglas mit sauren Metallsalzen (z.B
	Aluminiumsulfat). [Bearbeiten]
Vorkommen
	Silikate kommen in allen WÃ¤ssern in niedriger Konzentration gelÃ¶st vor
	Manche Organismengruppen bilden kieselige Skelette
	die Hauptproduktion erfolgt vermutlich durch planktonisch lebende Organismen wie Diatomeen /Kieselalgen und Strahlentierchen / Radiolaren
	Manche SchwÃ¤mme bauen ebenfalls kieselige GerÃ¼ststrukturen auf
	Alle erdÃ¤hnlichen Planeten bestehen zu einem groÃŸen Teil aus Silikaten. [Bearbeiten]
Verwendung
	[Bearbeiten]
Als Schmuck- und Edelsteine
	Die Inselsilikate Granat
	Topas und Zirkon werden in reiner QualitÃ¤t als Schmucksteine verkauft
	Olivin
	Die QuarzvarietÃ¤ten Amethyst
	Citrin
	Moosachat sind beliebte Schmucksteine
	Chalcedon
	Avanturin
	Labradorit und der Feldspatvertreter Sodalith werden als Schmucksteine verwendet
	Die FeldspÃ¤te Amazonit
	Smaragd
	ein Edelstein
	ist eine VarietÃ¤t von Beryll. [Bearbeiten]
Industriell
	Talk ist vielseitig verwendbar
	Er wird in der Farben- und Glasindustrie und als Schmiermittel verwendet
	Als gemahlener Grundstoff (dann Talcum genannt) ist er in vielen Kosmetika enthalten
	Asbest (Chrysotil) wurde wegen seiner Isolier-
	DÃ¤mm- und feuerfesten Eigenschaften beim Bauen verwendet ist aber wegen gesundheitsschÃ¤digenden Nebenwirkungen mittlerweile aus der Mode gekommen
	Muscovit
	Sillimanit und Disthen geeignet
	Zur Herstellung feuerfester und korrosionsbestÃ¤ndiger Werkstoffe sind auch die Minerale Zirkon
	Andalusit
	Kaolinit ist ein wichtiger Rohstoff fÃ¼r die Keramikindustrie z
	B. zur Herstellung feuerfester Tiegel und von Mauer- und Dachziegeln
	sogar als NahrungsergÃ¤nzung zur "Entschlackung"
	Zeolithe finden Verwendung als Ionentauscher (so genannte Molekularsiebe) und als Phosphat-Ersatz zur EnthÃ¤rtung von Wasser in Waschmitteln
	FÃ¼llstoff z.B. in der Papierindustrie
	Zusatz in diffusionsoffenen Putzmischungen. [Bearbeiten]
	Wasserglas als Kleber
	zum Abdichten von feuchtem Mauerwerk
Weitere Literatur
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	LB
	ragg (1930): The structure of silicatesZ
	Kristallogr.
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	Deer
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	owie und JZ
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	Volume 1A: OrthosilicatesL
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	2. AuflageI
	Kostov (1975): Crystal chemistry and classification of silikate minerals
	Mineralogiya i Petrologiya
	Geokhimiya
	1: 5--41
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	iebau (1962): Die Systematik der SilikateN
	aturwissenschaften4
	9: 481--491S
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	4. Auflage.("inzwischen gibt es eine neue Ausgabe
	Berlin
	Springer-Verlag
	Na'ray-Szabo (1930): Ein auf der Kristallstruktur basierendes Silicatsystem
	ZP
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	Schmitt-Riegraf (1987): Gesteinsbildende Minerale im DÃ¼nnschliff
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	Volume 1S
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	Berlin
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	Strunz (1978): Mineralogische Tabellen
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	Leipzig
	Auflage Akademische Verlagsgesellschaft Gees & Portig
	WE
	Teil 1: Bestimmungstabellen
	TrÃ¶ger (1952): Optische Bestimmung der gesteinsbildenden Minerale
	Stuttgart
	4. Auflage
	Schweizerbart'sche Verlagsbuchhandlung
	WE
	Teil 2: Textband
	TrÃ¶ger (1967): Optische Bestimmung der gesteinsbildenden Minerale
	Stuttgart
	Schweizerbart'sche Verlagsbuchhandlung
	?. Auflage
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	oltai (1960): Classifikation of silicates and other minerals with tetrahedral structuresA
	merican mineralogist4
	5: 960--973 [Bearbeiten]
Weblinks
	Mineralienatlas - Silikat (http://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/Silikat) Komplette Vorlesung Ã¼ber Silikate von ruby.chemie.uni-freiburg.de (http://ruby.chemie.uni-freiburg.de/Vorlesung/silicate_0.html) Mineralogie-web.de (http://www.min-web.de/silikate.htm) en:Silicate es:Silicato fr:Silicate nl:Silicaat pt:Silicato

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Systematik der Silikatminerale

Bemerkungen zur Schreibweise der chemischen Summenformeln

Klassifizierung nach dem Polymerisationsgrad der SiO4-Tetraeder

Inselsilikate (Nesosilikate)

Gruppensilikate (Sorosilikate)

Ringsilikate (Cyclosilikate)

Einfach- und Doppelkettensilikate (Inosilikate)

Schichtsilikate (Phyllosilikate)

GerÃ¼stsilikate (Tectosilikate)

Amorphe Silikate

Klassifikation nach Kostov

Technische Silikate

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