Ogled vira Silikat

[[Slika:Silicate-tetrahedron-2D.png|thumb|Tetraedrični silikatni anion]]
[[Slika:Silicate-double-tetrahedra-2D.png|thumb|Kondenzirani dvojni tetraeder]]
'''Silikati''' so [[sol]]i in [[ester|estri]] ortosilicijeve kisline H<sub>4</sub>SiO<sub>4</sub> (SiO<sub>2</sub>•2H<sub>2</sub>O) in njenih kondenzatov. Vse soli so zgrajene iz [[tetraeder|tetraedrov]] (SiO<sub>4</sub>)<sup>4-</sup>, ki so med seboj povezani na različne načine. Na prosta mesta tetraedrov se lahko vežejo [[kovina|kovinski]] [[kation]]i ali hidroksilni OH<sup>-</sup> [[ion]]i. Silikati z izjemo alkalnih silikatov so netopni v vodi in drugih topilih.

Naravni silikati igrajo v [[mineralogija|mineralogiji]] pomembno vlogo, saj mednje spada veliko število mineralov. Zemeljska skorja vsebuje več kot 90 odstotkov silikatov, plašč pa je skoraj v celoti sestavljen iz silikatov. Najpogostejši silikati v zemeljski skorji so glinenci z udeležbo 50-60 volumskih odstotkov. Drugi pomembni minerali so sljude, gline, amfiboli, pirokseni, granati in olivini. 

[[Kremen]] (SiO<sub>2</sub>) se v nemški strokovni literaturi prišteva med okside, v anglo-ameriški literaturi pa med silikate.

== Struktura ==
Vsi silikatni minerali so zgrajeni na enakem principu, tako da jih je mogoče razmeroma enostavno sistematično urediti. Osnovni gradniki vseh silikatov so tetraedri (SiO<sub>4</sub>)<sup>4-</sup>. V ogliščih tetraedra so ioni kisika, ki se zaradi svoje velikosti med seboj dotikajo, v sredini pa je dovolj prostora (tetraedrska vrzel) za relativno majhen ion silicija.

Druga značilnost silikatov je sposobnost kisikovih atomov, da se lahko kompleksno vežejo s sosednjimi tetredri, tako da nastanejo različne linearne, ciklične, plastne in prostorske strukture.

Silicij je lahko delno zamenjan s kemično podobnim [[aluminij]]em. Takšna zamenjava se imenuje ''izomorfna zamenjava'', spojine pa [[alumosilikat]]i. Zaradi zamenjave Si<sup>4+</sup> z Al<sup>3+</sup> morajo razliko v naboju nadomestiti drugi pozitivno nabiti ioni (kationi), pri čemer razmerje Al:Si ne sme preseči vrednosti 1. Čistih aluminatov v naravi ni. 

== Sistematika silikatnih mineralov ==
Silikati v že omenjenih oblikah tvorijo obsežno družino mimeralov. Med njimi so velike razlike v kemijski sestavi, kristalni simetriji ter načinu vezave in strukturi osnovnih gradnikov. Sistemizacija silikatov temelji na stopnjo polimerizacije tetraedrov (SiO<sub>4</sub>)<sup>4-</sup>. 
=== Pisanje kemijskih formul ===
Poenostavljena splošna formula silikatov je:

:<math>\mathrm {M_n\left[\left(Si_xO_y\right)^{4x-2y}\right]}</math>.

Kompleks silicija in kisika lahko zamenjata hidroksilni (OH<sup>-</sup>) ali fluoridnim ion (F<sup>-</sup>). Položaj "M" lahko zasede eden ali več kovinskih kationov, tako da je molekula navzven električno nevtralna. V kristalno rešetko s posebno velikimi zankami se lahko vgradi tudi [[voda]]. 

Če je v nekem mineralu kompleks Si<sub>x</sub>O<sub>y</sub><small>-</small> zamenjan s fluoridnimi ali hidroksidnimi ioni, se to v formuli zapiše s pokončno črtico, na primer 

:<math>\mathrm{Al_2\left[Si_2O_5|(OH)_4\right]}</math>, [[kaolinit]].

Kristalno vezana voda se zapiše s piko, na primer 
:<math>\mathrm{Na[AlSi_2O_6]\cdot H_2O}</math>, [[analcim]].

=== Klasificiranje po stopnji polimerizacije tetraedrov (SiO<sub>4</sub>)<sup>4-</sup> ===
==== Otočni silikati (nezosilikati) ====
V otočnih silikatih so tetraedri (SiO<sub>4</sub>)<sup>4-</sup> posamični. Takšni so na primer 
* [[olivin]] (Mg,Fe)<sub>2</sub>[SiO<sub>4</sub>], 
* [[cirkon]] Zr[SiO<sub>4</sub>] in 
* [[granat]]i X<sup>2+</sup><sub>3</sub>Y<sup>3+</sup><sub>2</sub>[SiO<sub>4</sub>]<sub>3</sub>.

==== Skupinski silikati (sorosilikati) ====
V strukturi sta po dva tetraedra (SiO<sub>4</sub>)<sup>4-</sup>, ki si delita kisikov ion, tako da nastane skupina (Si<sub>2</sub>O<sub>7</sub>)<sup>6-</sup>. Takšna silikata sta na primer
* [[hemimorfit]] Zn<sub>4</sub>[Si<sub>2</sub>O<sub>7</sub>](OH)<sub>2</sub>•H<sub>2</sub>O in
* [[epidot]] Ca<sub>2</sub>(Fe<sup>3+</sup>,Al)Al<sub>2</sub>O[SiO<sub>4</sub>][Si<sub>2</sub>O<sub>7</sub>]OH. 

==== Obročasti silikati (ciklosilikati) ====
Tetraedri (SiO<sub>4</sub>)<sup>4-</sup> si delijo kisikove ione v ogliščih, tako da oblikujejo tri, štiri ali šest členske obroče s splošno formulo (Si<sub>x</sub>O<sub>3x</sub>). Primeri: 
* [[bentonit]] BaTi[Si<sub>3</sub>O<sub>9</sub>] - tričlenski obroči,
* [[aksinit]] Ca<sub>3</sub>Al<sub>2</sub>(BO)<sub>3</sub>[Si<sub>4</sub>O<sub>12</sub>]OH - štiričlenski obroči in 
* [[turmalin]] NaMg<sub>3</sub>Al<sub>6</sub>(BO<sub>3</sub>)<sub>3</sub>[Si<sub>6</sub>O<sub>18</sub>](OH)<sub>4</sub> - šestčlenski obroči. 

==== Enojne niti (inosilikati) ====
[[Slika:Silicate-chain-3D-balls.png|thumb|Enojna nit]]
[[Slika:Silicate-double-chain-3D-balls.png|thumb|Dvojna nit]]
Vsak tetraeder (SiO<sub>4</sub>)<sup>4-</sup> deli kisikove ione z dvema sosednjima tetraedroma tako, da oblikujejo verigo ali nit (SiO<sub>3</sub>)<sup>2-</sup>. V strukturi mineralov so niti vzporedne. Primer: 
* [[piroksen]]i X<sup>2+</sup>[SiO<sub>3</sub>] ali W<sup>+</sup>Y<sup>3+</sup>[SiO<sub>3</sub>]<sub>2</sub>.

==== Dvojne niti (inosilikati) ====
Dvojne niti so sestavljene iz enakega števila tetraedrov, razporejenih v dve vrsti. Tetraedri si delijo oglišča z dvema sosednjima tetraedroma ali s tremi sosednjimi tetraedri, kar ustreza skupini (Si<sub>4</sub>O<sub>11</sub>)<sup>6-</sup>. Kisikove ione sosednjih niti povezujejo kationi. Naravni silikati z dvojnimi nitmi v svojo strukturo vključujejo OH<sup>-</sup> skupino. Primeri:
* [[amfibol]]i, pri katerih so dvojne niti vzporedne kristalografski osi c, 
* [[tremolit]] Ca<sub>2</sub>Mg<sub>2</sub>[Si<sub>8</sub>O<sub>22</sub>](OH)<sub>2</sub> in
* [[feroaktinolit]] Ca<sub>2</sub>Fe<sub>5</sub>[Si<sub>8</sub>O<sub>22</sub>](OH)<sub>2</sub>.

==== Plastnati silikati (filosilikati) ====
[[Slika:Silicate-sheet-3D-vdW.png|thumb|Plastnati silikat]]
Osnovni element strukture plastnatih silikatov so plasti (Z<sub>4</sub>O<sub>10</sub>), v katerih je Z lahko Si<sup>4+</sup> ali Al<sup>3+</sup> ion, tetraedrično koordiniran z O<sup>2-</sup> ioni. Vsak tetraeder deli tri oglišča s sosednjimi tetraedri, eno oglišče (apikalno) pa ostaja prosto. Primeri: 
* glineni minerali in [[sljuda|sljude]], 
* [[lojevec]] Mg<sub>3</sub>[Si<sub>4</sub>O<sub>10</sub>](OH)<sub>2</sub>, 
* [[pirofilit]] Al<sub>2</sub>[Si<sub>4</sub>O<sub>10</sub>](OH)<sub>2</sub> in 
* [[muskovit]] KAl<sub>2</sub>[AlSi<sub>3</sub>O<sub>10</sub>](OH)<sub>2</sub>. 

==== Paličasti silikati (tektosilikati) ====
[[Slika:Beta-quartz-CM-2D-balls.png|thumb|Paličasti silikat β-kremen]]
V strukturi paličastih silikatov vsak tetraeder (SiO<sub>4</sub>)<sup>4-</sup> deli svoja oglišča s štirimi sosedi. Tetraedri se povezujejo v vseh smereh v prostoru in oblikujejo paličje. Splošna formula paličastih silikatov je ZO<sub>2</sub>, kjer Z predstavlja ione, tetraedrično koordinirane s kisikom. Primeri paličastih silikatov so glinenci
* [[albit]] Na[AlSi<sub>3</sub>O<sub>8</sub>] (25% tetraedrov zaseda Al<sup>3+</sup>), 
* [[anortit]] Ca[Al<sub>2</sub>Si<sub>2</sub>O<sub>8</sub>] (50% tetraedrov zaseda Al<sup>3+</sup>) in 
* [[ortoklaz]] K[AlSi<sub>3</sub>O<sub>8</sub>].<ref name=Dobnikar>M. Dobnikar, Kristalografija, KP9.ppt, 4. oktober 2005 http://www.geo.ntf.uni-lj.si/mdobnikar/Kristalografija/</ref>

==== Amorfni silikati ====
[[Slika:Silica.svg|thumb|Amorfni silikat z neurejeno strukturo]]
[[Opal]] je amorfen silicijev dioksid z vgrajeno kristalno vodo (SiO<sub>2</sub>•nH<sub>2</sub>O), zato ga nekateri avtorji uvrščajo med oksidne minerale. Iz amorfnega silicijevega dioksida so zgrajene tudi zelo strukturirane lupine kremenastih alg (diatomej) in radiolarij.
   
=== Klasifikacija po Kostovu ===
Klasifikacija po Kostovu temelji predvsem na kemijski sestavi silikata in kristalni strukturi.<ref> I. Kostov (1975): Crystal chemistry and classification of silikate minerals. Geokhimiya, Mineralogiya i Petrologiya. 1: str. 5-41.</ref>

== Tehnični silikati ==
* Veliko silikatov se proizvaja industrijsko. Najpomembnejša proizvoda sta [[steklo]] in [[keramika|steklena keramika]]. Surovina zanju je kremenčev pesek (SiO<sub>2</sub>) in kovinski oksidi.

* Vodotopno steklo, poznano kot vodno steklo, je proizvedeno iz kremenčevega peska in kovinskih karbonatov, na primer [[natrijev karbonat|natrijevega karbonata]] (Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>, soda), v steklarski peči. Uporablja se kot [[lepilo]], polnilo v papirni industriji, za impregnacijo vlažnih zidov in izdelavo fasadnih malt. Iz vodnega stekla se z reakcijami s kislinami proizvajajo [[gel]]i, na primer [[silikagel]], [[silicijeva kislina]], silikati in [[zeolit]]i.

* Smukec je uprašen [[lojevec]], ki se uporablja v industriji barvnih premazov, steklarski industriji, kot mazivo, pa tudi kot dodatek v kozmetičnih preparatih.
[[Slika:Zeolite-ZSM-5-3D-vdW.png|thumb|Zeolit ZSM 5]]
* [[Azbest]] ([[krizotil]]) je bil zaradi odpornosti proti ognju in majhne toplotne prevodnosti pomemben izolacijski material, ki se je uporabljal zlasti v gradbeništvu. Zaradi škodljivih stranskih učinkov je v [[EU]] od leta 2005 prepovedan. Za proizvodnjo ognjevzdržnih materialov, odpornih proti koroziji, se uporabljajo tudi [[cirkon]], [[muskovit]], [[andaluzit]], [[silimanit]] in [[kianit]].

* [[Kaolinit]] je pomembna surovina za keramično industrijo, na primer za proizvodnjo [[porcelan]]a, talilnih loncev ter ognjevzdržne in strešne opeke.

* [[Zeolit]]i, zlasti sintetični zeolit A, se uporabljajo kot [[ionski izmenjevalec|ionski izmenjevalci]], tako imenovana molekularna sita, sredstva za mehčanje vode, ki predvsem v detergentih nadomeščajo fosfate, in sredstva za odstranjevanje amonijevih spojin, ki v ribnikih pospešujejo rast alg. Podobne lastnosti imajo tudi sintetični plastnati silikati. 

* [[Nanosilikat]]i so zaradi svoje velike specifične površine dobri adsorbenti in nosilni materiali za [[katalizator]]je in medicinske učinkovine. Njihova industrijska proizvodnja je še vedno v razvoju.<ref name="stoeber"> Werner Stöber, Arthur Fink, Ernst Bohn: ''[http://dx.doi.org/10.1016/0021-9797(68)90272-5 Controlled growth of monodisperse silica spheres in the micron size range].'' In: ''J. Colloid Interface Sci.'', Nr. 26, 1968, str. 62–69</ref> 

* V obdelavi pitne vode se silikati uporabljajo kot inhibitor korozije. Uporabljajo se skupaj s fosfati ali brez njih in v zmesi z aktiviranimi karbonati.

== Nahajališča ==
Iz silikatov je zgrajen velik del zemeljskih planetov, v majhnih koncentracijah pa so prisotni tudi v vseh vodah. Silikati tvorijo skelete mnogih organizmov, na primer diatomej in radiolarij in nekaterih spužv. 

== Uporaba ==
=== Okrasni in dragi kamni ===
Otočni silikati [[granat]], [[olivin]], [[topaz]] in [[cirkon]] v čisti obliki so cenjeni dragi kamni. Nekatere vrste [[kremen]]a, na pimer [[ametist]], [[aventurin]], [[kalcedon]], [[citrin]] in ahat so priljubljeni okrasni kamni. Okrasni kamni so tudi nekateri glinenci, na primer [[amazonit]], [[aventurin]], [[labradorit]] in [[sodalit]]. Posebno cenjen drag kamen je [[smaragd]], ki je različek [[berila]].
=== Drugo ===
Silikati so surovina za proizvodnjo stekla, keramike in pralnih sredstev. 

== Sklici ==
{{opombe}}

== Viri ==
* [[William Lawrence Bragg|W. L. Bragg]] (1930): The structure of silicates. Z. Kristallogr., 74: str. 237-305.
* W. A. Deer, W. A. Howie und J. Zussman (1982): Rock-Forming Minerals, Volume 1A: Orthosilicates. Longman, London, 2. izdaja.
* I. Kostov (1975): Crystal chemistry and classification of silikate minerals. Geokhimiya, Mineralogiya i Petrologiya. 1: str. 5-41.
* F. Liebau (1962): Die Systematik der Silicate. Naturwissenschaften. 49: str 481-491.
* F. Liebau (1985): Structural Chemistry of Silicates. Springer-Verlag, Berlin.
* S. Matthes (1993): Mineralogie. Springer-Verlag, Berlin, 4. Auflage.
* S. Na’ray-Szabo (1930): Ein auf der Kristallstruktur basierendes Silicatsystem. Z. Physik. Chem. Abt.. B9: str. 356-377.
* H. Pichler in C. Schmitt-Riegraf (1987): Gesteinsbildende Minerale im Dünnschliff. Enke Verlag.
* P. H. Ribbe (1982): Reviews in mineralogy Volume 5: Orthosilicates. Mineralogical Society of America, Washington, 2. izdaja.
* J. V. Smith in W. L. Brown (1988): Feldspar Minerals, Volume 1. Springer-Verlag, Berlin, 2. izdaja.
* {{navedi knjigo |author1=N. Strunz|author2=E.H. Nickel |year=2001 |title=Strunz Mineralogical Tables |edition=9|publisher=Stuttgart : Schweizerbart, cop. |isbn=3-510-65188-X |cobiss=464222 |pages=}}
* W. E. Tröger (1952): Optische Bestimmung der gesteinsbildenden Minerale, Teil 1: Bestimmungstabellen. Schweizerbart’sche Verlagsbuchhandlung, Stuttgart, 4. izdaja.
* W. E. Tröger (1967): Optische Bestimmung der gesteinsbildenden Minerale, Teil 2: Textband. Schweizerbart’sche Verlagsbuchhandlung, Stuttgart.
* T. Zoltai (1960): Classifikation of silicates and other minerals with tetrahedral structures. American mineralogist. 45: str. 960-973

== Zunanje povezave ==
{{Wikibooks|Praktikum Anorganische Chemie/ Silicat}}
{{Commonscat|Silicates|Silicate}}
* [[Mineralienatlas:Silikat]] (Wiki)
* [http://ruby.chemie.uni-freiburg.de/Vorlesung/silicate_0.html Komplette Vorlesung über Silikate von ''ruby.chemie.uni-freiburg.de'']
* [http://www.min-web.de/silikate.htm Mineralogie-web.de] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20051217125853/http://www.min-web.de/silikate.htm |date=2005-12-17 }}

[[Kategorija:Soli]]
[[Kategorija:Etri]]
[[Kategorija:Silikati|*]]

[[en:Silicate]]
[[fi:Silikaatti (yhdiste)]]
[[fr:Silicate]]
[[he:סיליקט]]
[[lv:Silikāti]]
[[pt:Silicato]]
[[sv:Silikat]]
{{normativna kontrola}}