ケイ酸塩のソースを表示

{{読み仮名|'''ケイ酸塩'''<ref>{{Cite book|和書
|author = [[文部省]]
|coauthors = [[日本天文学会]]編
|title = 学術用語集 天文学編
|edition = 増訂版
|url = http://sciterm.nii.ac.jp/cgi-bin/reference.cgi
|year = 1994
|publisher = [[日本学術振興会]]
|isbn = 4-8181-9404-2
|page = 
}}</ref>|ケイさんえん|'''珪酸塩'''、{{Lang-en|silicate}}}}は、1個または数個の[[ケイ素]][[原子]]を中心とし、電気陰性な[[配位子]]がこれを取り囲んだ構造を持つ[[アニオン]]を含む[[化合物]]を指す。'''シリケート'''とも呼ばれる。この定義ではヘキサフルオロシリケート [SiF<sub>6</sub>]<sup>2&minus;</sup> などの化学種も含まれるが、一般的によく見られるケイ酸塩は[[酸素]]を配位子とするものである。

ケイ酸塩アニオンは他の[[カチオン]]と結合し、電気的に[[中性]]な[[化合物]]を形成する。[[シリカ]]（[[二酸化ケイ素]]） SiO<sub>2</sub> はケイ酸塩の一種と考えられることもある。これはケイ素周りが負電荷を帯びないため、追加のカチオンを含まない特別な例である。シリカは[[石英]]やその[[多形]]などの[[鉱物]]として[[自然界]]に見られる。

[[File:SiO4_tetrahedral.svg|thumb|ケイ酸塩の代表的な構造モデル]]
[[ケイ酸塩鉱物]]に代表される大多数のケイ酸塩では、ケイ素原子は4個の[[酸素]]原子によって囲まれた[[四面体]]構造をとる。鉱物の種類によってこの四面体が連なる度合いは異なり、単独、対、クラスター、環状、鎖状、二本鎖状、層状、3次元網目状など多岐にわたる。ケイ酸塩鉱物はこのアニオン構造の違いによって分類される。

酸素原子周りの空間が少ないため、通常の[[圧力]]条件では6配位のケイ酸塩はまれにしか見られないが、{{仮リンク|ソーマス石|en|thaumasite}} などにヘキサヒドロキシシリケートイオン [Si(OH)<sub>6</sub>]<sup>2&minus;</sup> として含まれる。

== ケイ酸イオン ==
4配位ケイ酸イオン中のケイ素原子は、4個の酸素原子によって囲まれた四面体構造をとり、この四面体が1個から無限個まで連なった多様な種類がある。

オルトケイ酸イオン (SiO<sub>4</sub><sup>4&minus;</sup>)、ピロケイ酸イオン (Si<sub>2</sub>O<sub>7</sub><sup>6&minus;</sup>)、他の縮合ケイ酸イオンが知られている。環状ケイ酸イオンとしては Si<sub>3</sub>O<sub>9</sub><sup>6&minus;</sup> と Si<sub>6</sub>O<sub>18</sub><sup>12&minus;</sup> が知られている。さらに、以下のような多様な無限ポリイオンが存在する<ref>{{Cite book|和書|author = F.A.コットン|coauthors = G.ウィルキンソン|translator = 中原勝儼|title = 無機化学 上|edition = 第4版|origyear = |year = 1987|publisher = [[培風館]]|isbn = 4-563-04192-0|page = }}</ref>。
; 1次元鎖状
: (pyroxene) 型 (SiO<sub>3</sub><sup>2&minus;</sup>)<sub>n</sub>。各 SiO<sub>4</sub> 四面体は2個の酸素原子を隣の SiO<sub>4</sub> 四面体と共有し、形式的には残り2個の酸素がアニオンとなる。
; 1次元二重鎖状
: (amphybole) 型 (Si<sub>4</sub>O<sub>11</sub><sup>6&minus;</sup>)<sub>n</sub>
; 2次元シート状
: 各 SiO<sub>4</sub> 四面体は3個の酸素原子を隣の SiO<sub>4</sub> 四面体と共有し、形式的には残り1個の酸素がアニオンとなる。ほとんどの2次元シート状アニオンは巨大すぎて、[[常温]]では[[固体]]か[[コロイド]]溶液でしか存在できない。
; 3次元網目状
: 各 SiO<sub>4</sub> 四面体は4個の酸素原子を隣の SiO<sub>4</sub> 四面体と共有する。この構造が 100% だと組成式 SiO<sub>2</sub> の二酸化ケイ素であるが、一部の SiO<sub>2</sub> が他の金属酸化物に置き換わった (M(I)<sub>2</sub>O)<sub>2x</sub>(SiO<sub>2</sub>)<sub>1-x</sub> や (M(II)O)<sub>2x</sub>(SiO<sub>2</sub>)<sub>1-x</sub> のような組成の化合物では、ケイ素原子が取り除かれた欠陥部がアニオンとなった (SiO<sub>2(1-x)</sub>)O<sub>2x</sub><sup>4x&minus;</sup> のようなポリイオンが考えられる。ただし金属 M がイオンというよりも酸素原子と共有結合してポリケイ酸イオンの一部となっていると考えた方が良い構造の場合もある。

2次元シート状および3次元網目状のポリケイ酸イオンの一部のケイ素原子が、[[アルミニウム]]や[[ホウ素]]、[[リン]]、また[[チタン]]などの[[遷移金属]]に置き換えられたものがある。これらは化学的には[[アルミノケイ酸イオン]]や[[ホウケイ酸イオン]]と呼ばれるべきものであるが、ケイ酸イオンの一種として扱われることが多い。特に[[アルミノケイ酸塩]]には非常に多くのものが知られている。非晶質の3次元網目状ケイ酸塩はケイ酸[[ガラス]]として知られる。

== ケイ酸塩鉱物 ==
{{See also|鉱物の一覧#ケイ酸塩鉱物}}
[[鉱物学]]では、{{読み仮名|'''ケイ酸塩鉱物'''<ref>{{Cite book|和書|author = [[文部省]]編|title = [[学術用語集]] 地学編|url = http://sciterm.nii.ac.jp/cgi-bin/reference.cgi|year = 1984|publisher = [[日本学術振興会]]|isbn = 4-8181-8401-2|page = 69}}</ref>|ケイさんえんこうぶつ|{{Lang-en-short|silicate mineral}}}}は、そのアニオン部分の構造によって以下のようなグループに分類される。
<!---- ceは chem の略 Mediawiki Help:数式の表示を参照のこと ---->
* '''ネソケイ酸塩鉱物'''（四面体単体） — <chem>[SiO4]^{4-}</chem>、[[かんらん石]]類、[[柘榴石]]類など。
* '''ソロケイ酸塩鉱物'''（四面体2量体） — <chem>[Si2O7]^{6-}</chem>、[[ベスブ石]]、[[緑簾石]]類など。
* '''サイクロケイ酸塩鉱物'''（環状） —  <chem>[Si_{n}O_{3n}]^{2n{}-}</chem>、[[緑柱石]]、[[電気石]]類など。
* '''イノケイ酸塩鉱物'''（単鎖状） — <chem>[Si_{n}O_{3n}]^{2n{}-}</chem>、[[輝石]]類など。
* '''イノケイ酸塩鉱物'''（2本鎖状） — <chem>[Si_{4n}O_{11n}]^{6n{}-}</chem>、[[角閃石]]類など。
* '''フィロケイ酸塩鉱物'''（層状） — <chem>[Si_{2n}O_{5n}]^{2n{}-}</chem>、[[雲母]]類や[[粘土鉱物]]など。
* '''テクトケイ酸塩鉱物'''（3次元網目状） — <chem>[Al_{x}Si_{y}O_{2(x{+}y)}]^{x{}-}</chem>、[[石英]]、[[長石]]類、[[沸石]]類など。

テクトケイ酸塩鉱物は、[[アルミニウム]]など[[価数]]の小さい原子でケイ素が置き換えられ、全体として[[負電荷]]を帯びる場合にのみカチオン種を含む。このような置換は他のケイ酸塩でも起こる。

いくつかの希少な[[鉱物]]では、結晶構造中に複数種のアニオンが共存していたり、上に挙げた種別の中間の構造を持つ複雑なアニオンを含んでいる。

== ケイ酸塩岩石 ==
[[地質学]]や[[天文学]]におけるケイ酸塩は[[岩石]]の種別の一種であり、ケイ酸塩鉱物を主成分とするものを示し、[[火成岩]]、[[変成岩]]、[[堆積岩]]の多くがこれに含まれる。[[地球]]の[[マントル]]や[[地殻]]は主にケイ酸塩によって構成されており、他の[[地球型惑星]]についても同様である。

地球では、地殻の形成、および部分的な[[融解]]、[[結晶化]]、[[分画]]、[[変成作用]]、[[風化]]、[[続成作用]]などの過程によって多種多様なケイ酸塩鉱物が生成してきた。地表付近においては[[生物]]もケイ酸塩の生成に寄与している。[[プランクトン]]の一種である[[珪藻]]はケイ酸塩からなる被殻を作り出す。[[深海]]の[[沈降物]]は主に珪藻の被殻からなっている。

== 脚注 ==
{{Reflist}}

== 参考文献 ==
* {{Cite book|和書|author = [[都城秋穂]]|coauthors = [[久城育夫]]|title = 岩石学I - 偏光顕微鏡と造岩鉱物|year = 1972|publisher = [[共立出版]]|series = 共立全書|isbn = 4-320-00189-3|pages = }}

== 関連項目 ==
{{Commonscat|Silicates}}
* [[ケイ酸]]
* [[鉱物]]、[[鉱物の一覧]]

{{Strunz}}
{{Normdaten}}

{{DEFAULTSORT:けいさんえん}}
[[Category:ケイ酸塩|*]]
[[Category:無機化合物]]
[[Category:鉱物学]]