金属酸化物と二酸化ケイ素SiO
2からなる塩。一般式
xM
I2O
ySiO
2で表される。含水塩、複塩のほか、ケイ素の一部がアルミニウム原子、ホウ素原子で置換された塩も含める(アルミノケイ酸塩という。一般式はM
Ix[(AlO
2)
x(SiO
2)
y]
zH
2O)。
天然に広く多量に存在し地殻の主成分である。成分酸化物の混合融解により人工的にも合成される。一般に融点が高く、融解物を冷やすとガラス状になりやすい。アルカリ塩を除き、水に難溶。酸その他普通の試薬に侵されにくいが、フッ化水素により分解してフッ化ケイ素を生じ、アルカリと溶融すれば水に可溶性となる。ケイ酸塩の結晶構造は種類によって異なるが、基本的にはケイ素原子の周りに酸素原子が配位したSiO
4四面体が孤立または連結して規則的に配列し、そのすきまに金属イオン(M)が入ったイオン結晶で、構造により次のように分類される。
(1)ネソケイ酸塩 単独の[SiO
4]
4-が認められるものをいう(
図A)。例としては、橄欖石
(かんらんせき)(Mg,Fe,Mn)
2SiO
4、柘榴石
(ざくろいし)(Ca,Mg,Fe)
3(Al,Fe)
2(SiO
4)
3がある。
(2)ソロケイ酸塩 有限個のSiO
4が酸素原子を共有して群状をつくる構造をもつものをいう(
図B)。例としては、トルトバイタイト(Sc,Y)
2Si
2O
7、異極鉱
(いきょくこう)Zn
4(Si
2O
7)(OH)
2(H
2O)がある。
(3)シクロケイ酸塩 ソロケイ酸塩のうち、環状のものをいう(
図C)。例としては、ベニトアイトBaTiSi
3O
9、ネプチュナイトNa
2(Fe,Mn)TiSi
4O
12、緑柱石
(りょくちゅうせき)Be
3Al
2(Si
6O
18)がある。
(4)イノケイ酸塩 SiO
4が無限に連結した一次元構造をもつ。これには1本の鎖[SiO
3]
n2n-を含む単鎖イノケイ酸塩(
図Dの(1))と、2本の鎖が酸素原子を共有して連結し、6員環が1方向に融合した構造の[Si
4O
11]
6-を含む複鎖イノケイ酸塩(
図Dの(2))がある。例としては、単鎖イノケイ酸塩(
図Dの(1))では、透輝石
(とうきせき)CaMg(SiO
3)
2、珪灰石
(けいかいせき)(Ca,Mn)SiO
3、バラ輝石(Mn,Ca)SiO
3がある。また複鎖イノケイ酸塩(
図Dの(2))では透閃石
(とうせんせき)(Ca
2,Mg
5)(Si
4O
11)
2(OH)
2、ゾノトラ石 Ca
6Si
6O
17(OH)
2がある。
(5)フィロケイ酸塩 SiO
4が無限に連結した二次元構造をもつ。6員環が2方向に融合してできた平面構造の[Si
2O
5]
n2n-を含む(
図E)。例としては、タルク(滑石)Mg
3(Si
4O
10)(OH)
2、魚眼石
(ぎょがんせき)KCa
4F(Si
4O
10)
2
8H
2Oがある。
(6)テクトケイ酸塩 網目状の三次元構造をもつ。SiO
4だけが連結すればSiO
2のシリカ、石英になる。また、ケイ素原子の一部がアルミニウム原子、ホウ素原子で置換されると、アルミノケイ酸、ホウケイ酸の三次元構造のイオンができる。これらの塩をテクトケイ酸塩(テクトは組み立てる人の意)という。例としては、長石
(ちょうせき)類たとえばカリ長石KAlSi
3O
8、沸石
(ふっせき)類、方沸石Na(AlSi
2)O
6
H
2Oがある。
ケイ酸塩工業にはケイ酸塩のいろいろな特性が利用される。ガラス、陶磁器、セメント、耐火物や、そのままで宝石、建築材などに用いられる。
[守永健一・中原勝儼]