連結置換

結合置換とは、2つの元素が同時に結晶に置換して、全体的な電気的中性を維持し、電荷を一定に保つ地質学的プロセスです。 ^[1]固溶体系列の形成では、イオンの大きさがイオン電荷よりも重要です。これは、構造の他の部分で補償できるためです。^[2]

イオンサイズ

鉱物の幾何学的に安定した構造を作るには、原子は大きさと電荷の両面で互いに適合していなければなりません。原子は電子殻が互いに相互作用できるように適合する必要があり、また中性分子を生成する必要があります。これらの理由から、原子のサイズと電子殻構造によって、どのような元素の組み合わせが可能か、またさまざまな鉱物がとる幾何学的形状が決まります。電子は与えられたり受け取ったりするため、元素のイオン半径がサイズを制御し、鉱物内で原子がどのように適合するかを決定します。^[3]

例

結合置換は、Al^3歳以上
Siの代替物^4歳以上
四面体サイトにおいて^[4]

例えば、_斜長石 _の固溶体系列が_形成されると、アルバイト（Na Al Si ₃O ₈）はAl ^3歳以上
Siを置き換える^4歳以上
しかし、これによって負電荷が残るため、 Caの（結合した）置換によってバランスをとる必要がある。^2歳以上
ナ⁺
^[2 ]

黄鉄鉱は愚者の黄金というあだ名がつけられているが、少量の金と共存して発見されることもある。黄鉄鉱の構造では、金とヒ素が共存して存在する。カーリン型金鉱床では、ヒ素含有黄鉄鉱には重量比で最大0.37%の金が含まれている。^[5]

コランダム中の(Al ³⁺ ) ₂がFe ²⁺Ti ⁴⁺に置き換わる可能性^[1]
NiOとTiO
₂ヘマタイト^[6]
カナダ^2歳以上
マグネシウム^2歳以上
→な⁺
アル^3歳以上
透輝石(MgCaSi ₂ O ₆ ) →ジェダイト: (NaAlSi ₂ O ₆またはNa(Al,Fe)^3歳以上
)シ
₂お
₆）^[4]
透輝石は次のように変換できる。

結合置換によるジェダイト
マグネシウム^2歳以上
2アル^3歳以上
→ 2鉄^2歳以上
ティ^4歳以上
スピネルグループ^[4] と同様に
電荷を維持するために充填されるサイトは、置換である必要はありません。電荷バランスを達成するために、通常は空いているサイトを充填することもできます。たとえば、角閃石鉱物トレモライト（Ca ₂ (Mg _5.0-4.5 Fe ²⁺_0.0-0.5 )Si ₈ O ₂₂ (OH) ₂）、Al^3歳以上
Siを置き換える^4歳以上
それからナ⁺
電荷バランスを保つために通常は空いている場所に移動することができる。この新しい鉱物はエデナイト（NaCa
₂マグネシウム
₅（シ
₇アル)O
₂₂（おお）
₂角閃石の一種。^[4]
ビティアイトの構造は、多面体のシート間の結合置換で構成されています。四面体サイト内のアルミニウムのベリリウムの結合置換により、追加の八面体置換なしで空孔の単一のリチウム置換が可能になります。 ^[7] 転移は、Si ₂ BeAlの四面体シート構成を作成することで完了します。 [ ^8] 空孔のリチウムと四面体アルミニウムのベリリウムの結合置換により、すべての電荷のバランスが維持されます。その結果、フィロケイ酸塩グループのマルガライトサブグループの三八面体端メンバーが得られます。^[8]
フェロゲドライトは、 (Mg、Fe ²⁺ 、Mn)の代わりに( Al、Fe ³⁺ )、Siの代わりにAlが結合した置換反応により、アンソフィライト角閃石やゲドライトと関連している。^[9]^{: 12–78}

参考文献

^ ab 「Coupled Substitution -- Eric Weisstein's World of Chemistry より」。2019年3月25日時点のオリジナルよりアーカイブ。2019年3月26日閲覧。
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