2.5 Inselsilicate mit tetraederfremden Anionen

Es gibt eine sehr große Zahl von Inselsilicaten, die zusätzlich zu den [SiO₄]-Tetraedern noch weitere Anionen enthalten. Einige dieser Verbindungen, wie z.B. Chondrodit, Humit usw. wurden bereits bei den Olivinen besprochen, weil sich ihre Strukturen als Stapelvarianten von Olivin und Brucit beschreiben lassen.

Einige weitere Inselsilicate hier in ungeordneter Folge:

In der Kristallstruktur von Titanit (auch Sphen genannt, Abb. 2.5.1 links) CaTiSiO₅ sind gemäß CaTi[SiO₄]O isolierte [SiO₄]^4-- und Oxid-Anionen enthalten. Titan ist oktaedrisch von sechs Sauerstoffatomen umgeben und über das nicht am Silicatverband beteiligte O-Atom sind die Oktaeder zu Strängen verknüpft. Ingesamt entsteht ein Raumnetz aus [SiO₄]-Tetraedern und [TiO₆]-Oktaedern, in dessen Lücken die Ca-Kationen eingebaut sind. Hier oder hier Links zur Mineralogie von Titanit und einige Mineralfotos (kleines Bild, schöner Kontaktzwilling Bild mit weiteren Infos (fr)).

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Abb. 2.5.1. Strukturen von Titanit (links), Datolit (Mitte) und Topaz (rechts)

Datolit CaB[SiO₄](OH) ist ein Borosilicat mit Schichtstruktur (s. Abb. 2.5.1. Mitte): [SiO₄]- und [BO₃OH]-Tetraeder sind über je drei Sauerstoffatome so verknüpft, daß ebene Schichten mit Vier- und Achtring-Maschen entstehen. Die Ca-Kationen trennen die Schichten voneinander ab.
Erläuterungen zur Mineralogie (1 und 2) sowie ein Bild einiger Kristalle und ein Bild mit weiteren Infos (fr)).

Abb. 2.5.2. Titanit Abb. 2.5.3. Topas Abb. 2.5.4. Staurolith

Die Kristallstruktur von Topas Al₂[SiO₄](F,OH)₂ (s. auch Abb. 2.5.1. rechts) enthält neben den SiO₄-Tetraedern Oktaeder [AlO₄(OH)₂]. Die Al-Oktaeder sind untereinander über je zwei Kanten zu Zick-Zack-Ketten verknüpft. Diese wiederum werden durch die SiO₄-Tetraeder zu einem Raumnetz verbunden. Hier zur Mineralogie inklusive einiger schöner Fotografien z.B. hier oder (mit weiteren Informationen) hier (fr).
Im Staurolit Fe₂Al₉[SiO₄]₄O₈(OH)₂ verknüpfen die isolierten Silicat-Tetraeder Stränge, die aus ZnO₄-Tetraedern und (Fe/Mg/Zn)O₄-Oktaedern aufgebaut sind (Gesamtstruktur). Berühmt ist die charakteristische Verzwilligung beim Staurolit. Informationen zur Mineralogie gibt es hier und hier. Links: Ein Kristallfoto. und ein Bild mit weiteren Informationen.
Ein weiteres Nesosubsilicate ist der Euklas BeAl[SiO₄](OH), von dem es hier und hier Bilder und weitere Informationen gibt.

Al-Si-Oxide Al₂SiO₅

Eine wichtige Gruppe von Silicaten mit tetraederfremden Anionen sind die verschiedenen Modifikationen des Aluminium/Alumo-Silicats der Zusammensetzung Al₂SiO₅ entsprechend Al₂[SiO₄]O, die in Tabelle 2.5.1. zusammengefaßt.

Mineralname/VRML CN_Al Details Mineralogie Kristallfotos

Sillimanit 4 und 6 1 1, 2

Andalusit 6 und 5 1, 2 1, 2

Kyanit (Teil, Gesamt) 6 1, 2 1, 2

Tab. 2.5.1. Die verschiedenen Modifikationen von Al₂SiO₅

Alle drei Modifikationen von Al₂SiO₅ haben außer dem gemeinsamen Bauelement [SiO₄]-Tetraeder auch die Hälfte der Al-Atome in identischer Koordination (CN=6) gemeinsam. Die Koordination der anderen Hälfte variiert dagegen in der Reihe von 4 bis 6 (Doppelrolle von Aluminium in Silicaten: Alumosilicate/Aluminium-Silicate)

Sillimanit ist das seltenste der drei Minerale. Rechnet man (wie allgemein üblich) die tetraedrisch koordinierten Al-Atome (Abb. 2.5.5. violett) mit zum T-O-Teilverband, dann ergibt sich ein Bandsilicat aus Einer-Doppelketten. Die Bänder sind über die sechsfach koordinierten Al-Atome miteinander verknüpft. Entsprechend ergibt sich auch die typische Faserform von Sillimanit.
In der Kristallstruktur des Anadalusit (Abb. 2.5.6.) sind die [AlO₆]-Oktaeder über Kanten zu Strängen verknüpft. Die andere Hälfte der Al-Atome befindet sich in trigonal bipyramidaler Koordination. Zwei solcher Bipyrmiden (gelb) sind jeweils über Kanten zu einem Paar verbunden. Isolierte SiO₄-Tetraeder, Bipyramidenpaar und Oktaederstränge sind über O-Ecken zum Raumnetz verknüpft.
Kyanit weist eine recht kompliziert zu beschreibende trikline Struktur auf (Abb. 2.5.7). Alle Al-Ionen befinden sich in oktaedrischer Koordination gegen Sauerstoff (grüne Oktaeder). Die Oktaeder sind über gemeinsame Kanten zu gewellten Strängen verknüpft, die durch [SiO₄]-Tetraeder weiter zu einem Raumnetz kondensiert sind.

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Abb. 2.5.5. Struktur von Sillimanit Abb. 2.5.6. Struktur von Andalusit Abb. 2.5.7. Struktur von Kyanit

Abbildung 2.5.8. zeigt Fotos von Kyanit und Andalusit.

Abb. 2.5.8. Kyanit (links) und Kyanit mit Andalusit (rechts)

Mullit Al₆Si₂O₁₃, ein wichtiger Bestandteil gebrannter Tone, gehört zur Gruppe der Bandsilicate, Aluminium befindet sich hier sowohl in oktaedrischer als auch in verzerrt-trigonal pyramidaler Fünferkoordination. Hier zur Mineralogie von Mulliten.

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Abb. 2.5.1. Strukturen von Titanit (links), Datolit (Mitte) und Topaz (rechts)

Mineralname/VRML	CN_Al	Details Mineralogie	Kristallfotos
Sillimanit	4 und 6	1	1, 2
Andalusit	6 und 5	1, 2	1, 2
Kyanit (Teil, Gesamt)	6	1, 2	1, 2


Abb. 2.5.8. Kyanit (links) und Kyanit mit Andalusit (rechts)