Mineral silicijev dioksidan, katere koli oblike silicijevega dioksida (SiO 2), vključno s kremenom, tridimitom, kristobalitom, koesitom, stishovitom, lehatelieritom in kalcedonom. Sintetično so bili proizvedeni različni minerali kremena; eden je keatit.
Splošne ugotovitve
Minerali iz silicijevega dioksida predstavljajo približno 26 odstotkov Zemljine skorje po teži in so po številu mineralov na drugem mestu med poljskimi loparji. Prosti kremen se pojavlja v številnih kristalnih oblikah s sestavo, ki je zelo podobna sestavi silicijevega dioksida, 46,75 mas.% Silicija in 53,25 odstotka kisika. Kremen je daleč najpogostejša oblika. Trimitit, kristobalit in hidratični kremenčev mineralni opal so redki, steklaste (steklene) kremena, koesita in stishovita pa so poročali le iz nekaterih krajev. V laboratoriju je bilo proizvedenih več drugih oblik, ki pa jih v naravi niso našli.
Fizikalne in kemijske lastnosti
Kristalografske strukture mineralov silicijevega dioksida, razen stishovita, so tridimenzionalni nizi povezanih tetraedrov, ki so sestavljeni iz atoma silicija, ki ga koordinirajo štirje atomi kisika. Tetraedri so ponavadi precej redni, razdalja med vezmi silicij in kisik je 1,61 ± 0,02 Å. Glavne razlike so povezane z geometrijo tetraedrskih vezi, kar lahko povzroči majhna popačenja znotraj tetraedrov iz kremena. Visok tlak sili silicijeve atome, da se usklajujejo s šestimi atomi kisika, kar ustvarja skoraj pravilne oktaedre v strukturi stišoita.
Minerali silicijevega dioksida, kadar so čisti, so brezbarvni in prozorni ter imajo steklasten lesk. So neprovodniki električne energije in so diamagnetni. Vsi so trdi in močni in pod nagnjenim stresom ne uspejo s krhkim zlomom.
V tabeli so primerjane nekatere pomembne fizikalne lastnosti mineralov kremena. Vsi, razen nizkega tridimita in koesita (med kristalnimi sortami), imata razmeroma veliko simetrijo. Obstaja linearno razmerje med vrednostmi specifične teže, naštetimi v tabeli, in aritmetično srednjo vrednostjo indeksov loma (meritve hitrosti svetlobe, ki se prenašajo v različnih kristalografskih smereh) za minerale silicijevega dioksida, sestavljene iz povezanih tetraedrov. To razmerje se ne širi na stishovite, ker ni sestavljeno iz tetraedov iz kremena. Melanoflogit je značilen, ker na grafu nariše pod steklastim silicijevim dioksidom. Specifične teže mineralov silicijevega dioksida so manjše od večine temno obarvanih silikatnih mineralov, povezanih z njimi v naravi; na splošno imajo skale svetlejše barve zaradi tega nižjo specifično težo. Minerali iz kremena so netopni do redko topnih v močnih kislinah, razen fluorovodikove kisline, v kateri obstaja korelacija med specifično težo in topnostjo.
Nekatere fizikalne lastnosti mineralov kremena
| faza | simetrija | specifična težnost | trdota |
|---|---|---|---|
| kremen (alfa-kremen) | šesterokotna; trigonalni trapez | 2.651 | 7 |
| visok kremen (beta-kremen) | šesterokotna; šesterokotni trapezoedr | 2,53 pri 600 stopinjah Celzija | 7 |
| nizek tridimit | monoklinika? | 2,26 | 7 |
| visok tridimit | orthorhombic | 2,20 pri 200 stopinjah Celzija | 7? |
| nizek kristobalit | tetragonalni | 2,32 | 6–7 |
| visok kristabalit | izometrična | 2,20 pri 500 stopinjah Celzija | 6–7 |
| keatit | tetragonalni | 2,50 | ? |
| coesite | monoklinika | 2,93 | 7.5 |
| stishovite | tetragonalni | 4.28 | ? |
| steklast kremen | amorfni | 2.203 | 6 |
| opal | slabo kristalni ali amorfni | 1,99–2,05 | 5½ – 6½ |
