ケイ酸塩鉱物
サイクロケイ酸塩鉱物(ギリシャ語で円を意味するκύκλος kýklosに由来する)、またはシクロケイ酸塩鉱物・リングケイ酸塩鉱物は、3つ以上の四面体が環状に繋がった構造を持つ。一般式は(SixO3x)で、1個かそれ以上のケイ素原子を他の4配位原子に置換できる。ケイ素と酸素の存在比は1:3である。二重リングの場合は一般式は(Si2xO5x)となり、ケイ素と酸素の存在比は2:5となる。シュツルンツ分類では09.Cに分類されている。例として以下が挙げられる。
6量体[Si6O18]の緑柱石(赤がケイ素原子、青が酸素原子)
3量体[Si3O9]のベニト石
4量体[Si4O12]のパパゴ石(英語版)
9量体[Si9O27]のユージアル石(英語版)
6量体で二重環[Si6O15]のミラー石(英語版)
3員単環 ベニト石 – BaTi(Si3O9)
4員単環 パパゴ石(英語版) – CaCuAlSi2O6(OH)3.
6員単環 緑柱石 – Be3Al2(Si6O18) バッジ石(英語版) – Be3Sc2(Si6O18) 杉石 – KNa2(Fe,Mn,Al)2Li3Si12O30 電気石 – (Na,Ca)(Al,Li,Mg)3–(Al,Fe,Mn)6(Si6O18)(BO3)3(OH)4 ペツォッタイト – Cs(Be2Li)Al2Si6O18 大隅石 – (K,Na)(Fe,Mg)2(Al,Fe)3(Si,Al)12O30 菫青石 – (Mg,Fe)2Al4Si5O18 鉄菫青石(英語版) – (Fe+2,Mg)2Al4Si5O18
9員単環 ユージアル石(英語版) – Na15Ca6(Fe,Mn)3Zr3SiO(O,OH,H2O)3(Si3O9)2(Si9O27)2(OH,Cl)2
3員二重環 ミラー石(英語版) – K2Ca4Al2Be4(Si24O60)H2O
なお、斧石のリングには4つのケイ素四面体に加え2つのホウ素原子の四面体が含まれているため、同じ6員環でも他のケイ素のみの鉱物より大きく歪んだ環状構造をしている。
ケイ酸塩鉱物は一般的に、化学式[SiO2+n]のサブユニットからなる無機化合物である。このように記述されているものの、陰イオンとしてのケイ酸塩イオンの記述は簡略化されている。ケイ酸塩アニオンの負の電荷とバランスをとっているのは、金属の陽イオンMである。こうしたカチオンの例としてMgやFe、Naなどがある。ケイ酸塩と金属間のSi-O-Mの結合は極性を持つ強力な共有結合である。ケイ酸塩アニオン[SiO2+n]は無色透明で、細かく砕いた粉末にしても白色である。ケイ酸塩鉱物の色は、ケイ酸塩ではなく鉄などの金属に由来する。
ほとんどのケイ酸塩鉱物でケイ素は四面体構造をとり、4個の酸素原子に囲まれている。酸素の配位数は、酸素が2つのケイ素中心の橋渡し役になるときに配位数が2で固定される以外は自在に変化する。
ケイ素中心の中には、四隅を酸素原子と結合したままで他元素の原子に置き換わっている場合もある。四価ではない原子に置き換わった場合はアニオンはさらに負の電荷をもつため、相殺するためのカチオンを追加で要する。例えば、正長石[KAlSi3O8]nの場合、酸素と共有結合をとる四面体の3次元ネットワークからなるアニオンを持つ。もし四面体がすべてケイ素中心を持っていれば、アニオンは中性ケイ酸塩[SiO2]nとなる。4個に1個の割合でケイ素がアルミニウムに置き換わった場合は[AlSi3O−8]nのアニオンができ、カリウムのカチオンKによって中性化される。
準長石族 黝方石 – Na8Al6Si6O24(SO4) カリ霞石(英語版) –Na6Ca2(CO3,Al6Si6O24) 灰霞石(英語版) – KAlSi2O6 霞石 – (Na,K)AlSiO4 方ソーダ石 – Na8(AlSiO4)6Cl2 藍方石 – (Na,Ca)4–8Al6Si6(O,S)24(SO4,Cl)1–2 青金石 – (Na,Ca)8(AlSiO4)6(SO4,S,Cl)2
柱石類 曹柱石(英語版) – Na4(AlSi3O8)3(Cl2,CO3,SO4) 灰柱石(英語版) – Ca4(Al2Si2O8)3(Cl2CO3,SO4)
沸石族 ソーダ沸石(英語版) – Na2Al2Si3O10 · 2H2O エリオン沸石 – (Na2,K2,Ca)2Al4Si14O36 · 15H2O 菱沸石(英語版) – CaAl2Si4O12 · 6H2O 輝沸石(英語版) – CaAl2Si7O18 · 6H2O 束沸石(英語版) – NaCa2Al5Si13O36 · 17H2O スコレス沸石(英語版) – CaAl2Si3O10 · 3H2O モルデナイト(英語版) – (Ca,Na2,K2)Al2Si10O24 · 7H2O 方沸石 – NaAlSi2O6 · H2O