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Tétraèdre en silice défini et expliqué

Tétraèdre en silice défini et expliqué

La grande majorité des minéraux contenus dans les roches de la Terre, de la croûte au noyau de fer, sont classés chimiquement comme des silicates. Ces minéraux silicatés sont tous basés sur une unité chimique appelée tétraèdre de silice.

Vous dites silicium, je dis silice

Les deux sont similaires (mais il ne faut pas confondre l’un avec l’autre). silicone, qui est un matériau synthétique). Le silicium, dont le numéro atomique est 14, a été découvert par le chimiste suédois Jöns Jacob Berzelius en 1824. Il s’agit du septième élément le plus abondant de l’univers. La silice est un oxyde de silicium - d'où son autre nom, dioxyde de silicium - et constitue le composant principal du sable.

Structure de tétraèdre

La structure chimique de la silice forme un tétraèdre. Il consiste en un atome de silicium central entouré de quatre atomes d'oxygène, avec lesquels l'atome central se lie. La figure géométrique dessinée autour de cet arrangement a quatre côtés, chaque côté étant un triangle équilatéral - un tétraèdre. Pour imaginer cela, imaginez un modèle tridimensionnel en forme de ballon et de bâton dans lequel trois atomes d’oxygène soutiennent leur atome de silicium central, un peu comme les trois pieds d’un tabouret, le quatrième atome d’oxygène se tenant directement au-dessus de l’atome central.

Oxydation

Chimiquement, le tétraèdre de silice fonctionne comme suit: le silicium a 14 électrons, dont deux autour du noyau dans la coquille la plus interne et huit remplissant la coquille suivante. Les quatre électrons restants se trouvent dans la couche de "valence" la plus à l'extérieur, lui laissant quatre électrons courts, créant ainsi un cation à quatre charges positives. Les quatre électrons externes sont facilement empruntés par d'autres éléments. L'oxygène a huit électrons, ce qui en fait deux d'une seconde coque complète. Sa soif d'électrons est ce qui fait de l'oxygène un oxydant si puissant, un élément capable de faire perdre à des substances leurs électrons et, dans certains cas, de se dégrader. Par exemple, le fer avant l’oxydation est un métal extrêmement résistant jusqu’à ce qu’il soit exposé à l’eau, auquel cas il se rouille et se dégrade.

En tant que tel, l'oxygène est un excellent match avec le silicium. Seulement, dans ce cas, ils forment un lien très fort. Chacun des quatre oxygènes dans le tétraèdre partage un électron de l'atome de silicium dans une liaison covalente, de sorte que l'atome d'oxygène résultant est un anion avec une charge négative. Par conséquent, le tétraèdre dans son ensemble est un anion fort à quatre charges négatives, SiO44-.

Minéraux Silicates

Le tétraèdre de silice est une combinaison très forte et stable qui se lie facilement entre eux dans des minéraux, en partageant des oxygènes à leurs coins. Des tétraèdres de silice isolés sont présents dans de nombreux silicates tels que l'olivine, où les tétraèdres sont entourés de cations de fer et de magnésium. Paires de tétraèdres (SiO7) se produisent dans plusieurs silicates, le plus connu d'entre eux étant probablement l'hémimorphite. Anneaux de tétraèdres (Si3O9 ou Si6O18) se produisent respectivement dans la rare benitoite et la tourmaline commune.

Cependant, la plupart des silicates sont constitués de longues chaînes et de feuilles et d'ossatures de tétraèdres de silice. Les pyroxènes et les amphiboles ont des chaînes simples et doubles de tétraèdres de silice, respectivement. Des feuilles de tétraèdres liés composent les micas, les argiles et d'autres minéraux phyllosilicates. Enfin, il existe des cadres de tétraèdres, dans lesquels tous les coins sont partagés, aboutissant à un SiO2 formule. Le quartz et les feldspaths sont les minéraux silicatés les plus importants de ce type.

Compte tenu de la prévalence des minéraux silicatés, il est permis de dire qu'ils constituent la structure de base de la planète.