Tetraedru de silice definit și explicat

Marea majoritate a mineralelor din rocile Pământului, de la crustă până la miezul de fier, sunt clasificate chimic ca silicați. Aceste minerale de silicat se bazează pe o unitate chimică numită tetraedru de silice.

Spuneți silicon, eu spun silice

Cele două sunt similare (dar niciuna nu trebuie confundată cu acestea silicon, care este un material sintetic). Siliciul, al cărui număr atomic este 14, a fost descoperit de chimistul suedez Jöns Jacob Berzelius în 1824. Este al șaptelea cel mai abundent element din univers. Silica este un oxid de siliciu - de unde și celălalt nume al său, dioxid de siliciu - și este componenta principală a nisipului.

Structura tetraedrului

Structura chimică a siliceului formează un tetraedru. Este format dintr-un atom central de siliciu înconjurat de patru atomi de oxigen, cu care atomul central se leagă. Figura geometrică trasată în jurul acestui aranjament are patru laturi, fiecare latură fiind un triunghi echilateral - un tetraedru. Pentru a imagina acest lucru, imaginați-vă un model tridimensional cu bile și băț în care trei atomi de oxigen își țin atomul central de siliciu, la fel ca cele trei picioare ale unui scaun, cu al patrulea atom de oxigen lipit direct deasupra atomului central. 

Oxidare

Chimic, tetraedrul de silice funcționează astfel: Siliciul are 14 electroni, dintre care două orbitează nucleul din învelișul interior și opt umplu următoarea cochilie. Cei patru electroni rămași sunt în carcasa sa „valență” cea mai exterioară, lăsându-i patru electroni scurti, creând, în acest caz, un cation cu patru sarcini pozitive. Cei patru electroni exteriori sunt împrumutați cu ușurință de alte elemente. Oxigenul are opt electroni, lăsându-i doi scurti dintr-o a doua cochilie completă. Foamea sa de electroni este ceea ce face ca oxigenul să fie un oxidant atât de puternic, un element capabil să facă ca substanțele să își piardă electronii și, în unele cazuri, să se degradeze. De exemplu, fierul înainte de oxidare este un metal extrem de puternic până când este expus la apă, caz în care formează rugină și se degradează.

Ca atare, oxigenul este o potrivire excelentă cu siliconul. Doar, în acest caz, ele formează o legătură foarte puternică. Fiecare dintre cei patru oxigeni din tetraedru împărtășește un electron din atomul de siliciu într-o legătură covalentă, astfel încât atomul de oxigen rezultat este un anion cu o sarcină negativă. Prin urmare, tetraedrul, în ansamblu, este un anion puternic cu patru sarcini negative, SiO₄^4-.

Minerale de silicat

Tetraedrul de silice este o combinație foarte puternică și stabilă, care se leagă ușor între ele în minerale, împărțind oxigenele la colțurile lor. Tetraedrul de silice izolat apare în numeroși silicați cum ar fi olivina, unde tetraedrul este înconjurat de cationi de fier și magneziu. Perechi de tetraedru (SiO₇) apar în mai multe silicați, dintre care cel mai cunoscut este probabil hemimorfitul. Inele de tetraedru (Si₃O₉ sau Si₆O₁₈) apar în benitoitul rar și respectiv în turmalina comună.

Majoritatea silicaților sunt însă construite din lanțuri lungi și foi și cadre de tetraedru de silice. Piroxenele și amfibolele au lanțuri simple și duble de tetraedru de silice. Foile de tetraedru legat alcătuiesc micasurile, argilele și alte minerale filozilicate. În sfârșit, există cadre de tetraedru, în care fiecare colț este împărtășit, rezultând un SiO₂ formulă. Cuarțul și feldsparsele sunt cele mai proeminente minerale de silicat de acest tip.

Având în vedere prevalența mineralelor silicate, este sigur să spunem că acestea formează structura de bază a planetei.