Ränidioksiidi mineraal

Ränidioksiid, mis tahes vormis ränidioksiid (SiO ₂), sealhulgas kvarts, tridümiit, kristobaliit, koesiit, stishoviit, lechatelieriit ja kaltsedoon. Sünteetiliselt on toodetud mitmesuguseid ränidioksiidi mineraale; üks on keatiit.

Üldised kaalutlused

Ränidioksiidi mineraalid moodustavad massi järgi umbes 26 protsenti maakoorest ja on mineraalide arvukuse poolest teisel kohal vaid päevavärvide järgi. Vaba ränidioksiidi esineb paljudes kristalsetes vormides koostisega, mis on väga lähedane ränidioksiidi koostisele, 46,75 massiprotsenti on räni ja 53,25 protsenti hapnikku. Kvarts on vaieldamatult kõige sagedamini esinev vorm. Tridümiit, kristobaliit ja vesine ränidioksiidi mineraal-opaal on haruldased ning klaaskehast (klaasist) ränidioksiidi, koksiiti ja stishoviiti on teatatud vaid vähestest paikkondadest. Laboris on toodetud mitmeid muid vorme, kuid neid pole loodusest leitud.

Füüsilised ja keemilised omadused

Ränidioksiidi mineraalide, va stishoviit, kristallograafilised struktuurid on omavahel ühendatud tetraeedrite kolmemõõtmelised massiivid, millest igaüks koosneb räni aatomist, mida koordineerivad neli hapniku aatomit. Tetraedronid on tavaliselt üsna korrapärased ja räni-hapniku sidemete vahekaugused on 1,61 ± 0,02 Å. Peamised erinevused on seotud tetraeedriliste ühenduste geomeetriaga, mis võib ränidioksiidi tetraeedrites põhjustada väikesi moonutusi. Kõrgrõhk sunnib räni aatomeid koordineerima kuue hapniku aatomiga, tekitades stishoviidi struktuuris peaaegu korrapäraseid oktaedeere.

Puhtad ränidioksiidi mineraalid on värvitu ja läbipaistvad ning klaasja läikega. Nad ei ole elektrijuhid ja diamagnetilised. Kõik on kõvad ja tugevad ning ebaõnnestuvad rabeda luumurru tagajärjel.

Ränidioksiidi mineraalide olulisi füüsikalisi omadusi on tabelis võrreldud. Kõigil, välja arvatud madal tridümiit ja koesiit (kristalliliste sortide hulgas), on suhteliselt kõrge sümmeetria. Seotud tetraeedritest koosnevate ränidioksiidi mineraalide vahel on lineaarne seos tabelis loetletud erikaalude ja murdumisnäitajate aritmeetilise keskmise (erinevas kristallograafilises suunas edastatava valguse kiiruse mõõtmed) vahel. See suhe ei laiene stishoviidile, kuna see ei koosne ränidioksiidtetraeedritest. Melanoflogiit on tähelepanuväärne, kuna see asub graafikul klaaskeha ränidioksiidi all. Ränidioksiidi mineraalide erikaal on väiksem kui enamikul looduses nendega seotud tumedavärvilistel mineraalidel; üldiselt on heledamate kivimite sel põhjusel madalam erikaal. Ränidioksiidi mineraalid ei lahustu tugevates hapetes halvasti lahustuvateks, välja arvatud vesinikfluoriidhape, milles erikaal ja lahustuvus on korrelatsioonis.

Ränidioksiidi mineraalide mõned füüsikalised omadused

faas	sümmeetria	erikaal	kõvadus
kvarts (alfa-kvarts)	kuusnurkne; trigonaalne trapezoeedr	2.651	7
kõrge kvarts (beeta-kvarts)	kuusnurkne; kuusnurkne trapetsikujuline	2,53 temperatuuril 600 kraadi	7
madal tridümiit	monokliinik?	2.26	7
kõrge tridümiit	ortorombiline	2.20 temperatuuril 200 kraadi	7?
madal kristobaliit	kolmnurkne	2.32	6–7
kõrge kristobaliit	isomeetriline	2.20 temperatuuril 500 kraadi	6–7
keatiit	kolmnurkne	2.50	?
coesite	monokliinik	2,93	7.5
stishovite	kolmnurkne	4.28	?
klaaskeha ränidioksiid	amorfne	2.203	6
opaal	halvasti kristalliline või amorfne	1.99–2.05	5½ – 6½