Зависимость свойств первичных силикатов от их состава и строения

С особенностями химического состава, внутреннего строения и химической связи материальных частиц в минералах (атомов, ионов, радикалов) связаны их свойства. Различают свойства, которые определяются как строением, так и составом минералов, и свойства, зависящие только от их внутреннего строения. Примером первых может служить удельный вес минералов, зависящий от состава атомов, слагающих минерал, и плотности их упаковки в кристаллической решетке. Наибольшим удельным весом обладают минералы, содержащие тяжелые элементы и имеющие плотнейшую упаковку атомов. Примером таких минералов среди первичных силикатов могут быть оливин, пироксены и амфиболы, удельный вес которых сравнительно велик и составляет 2,8—3,7 Г/см3. В противоположность им кварц и полевые шпаты, состоящие в основном из кремния и кислорода и имеющие «ажурную» структуру решетки, обладают небольшим удельным весом (2,50—2,69 Г/см2).

Одним из проявлений влияния особенностей строения минералов на их свойства является спайность, т. е. способность минералов раскалываться или расщепляться в строго определенных направлениях, проявляющаяся у большинства силикатов. Явление спайности объясняется тем, что при неодинаковых расстояниях между атомами, силы связи между ними в одном направлении могут быть слабее, чем в другом, а во втором направлении в свою очередь слабее, чем в третьем, и т. д. Образование сколов в таких кристаллах идет всегда параллельно направлению наиболее удаленных

друг от друга плоских сеток, связь между которыми является наименьшей. Аналогичный эффект может наблюдаться при наличии в минералах нескольких видов химической связи. Образование «ослабленных» плоскостей в этом случае совпадает с направлением развития наиболее слабых остаточных и водородных сил.

Неоднородность сил связи между атомами в различных направлениях, выражающаяся в спайности, обусловливает анизотропию многих физических и механических свойств минералов. Большинство рассмотренных выше силикатов имеет, например, крайне неодинаковую прочность в различных направлениях: по направлению плоскостей спайности их прочность ниже, чем в перпендикулярном направлении. То же можно сказать об упругих, электрических и некоторых других свойствах этих минералов.

От природы химической связи атомов и структурного типа кристаллической решетки зависит сжимаемость большинства силикатов. Установлено, что увеличение степени упаковки атомов в структуре минералов ведет к уменьшению их сжимаемости. Вот поэтому минералы с островной структурой (группа оливина), для которых характерна высокая упаковка кремнекислородных тетраэдров, отличаются меньшей сжимаемостью по сравнению с каркасными силикатами (кварц, полевые шпаты), имеющими рыхлую структуру. Сжимаемость цепочечных, ленточных и слоистых минералов увеличивается с уменьшением ковалентности связи и возрастанием роли остаточных (молекулярных) и водородных связей.