ซิลิเกตคือสมาชิกใด ๆ ในกลุ่มของแอนไอออนหลายอะตอมที่ประกอบด้วยซิลิคอนและออกซิเจนโดยปกติจะมีสูตรทั่วไปคือ [SiO]^{(4−2 x )−} _{4− x}]_nโดยที่0 ≤ x < 2ตระกูลนี้ประกอบด้วยออร์โธซิลิเคตSiO4−4( x = 0 ), เมตาซิลิเกตSiO2−3( x = 1 ) และไพโรซิลิเกตSi ₂ O6−7( x = 0.5 , n = 2 ) ชื่อนี้ยังใช้สำหรับเกลือของแอนไอออนดังกล่าว เช่นโซเดียมเมตาซิลิเกตหรือเอสเทอร์ ใดๆ ที่มีหมู่เคมี ที่สอดคล้องกัน เช่นเตตระเมทิลออร์โธซิลิเกต [ ^{1 ] บาง}ครั้งชื่อ "ซิลิเกต" ก็ขยายไปถึงแอนไอออนใดๆ ที่มีซิลิคอน แม้ว่าจะไม่ตรงกับสูตรทั่วไปหรือมีอะตอมอื่นๆ นอกเหนือจากออกซิเจน เช่นเฮกซาฟลูออโรซิลิเกต[SiF ₆ ] ²⁻โดยทั่วไป ซิลิเกตมักพบในรูปของแร่ซิลิเกต

ซิ ลิเกตเป็นวัสดุอเนกประสงค์ที่ใช้ได้หลากหลายในด้านการผลิต เทคโนโลยี และศิลปะ ทั้งจากธรรมชาติ (เช่นหินแกรนิตกรวดและโกเมน ) และที่สังเคราะห์ขึ้น (เช่นปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์เซรามิกแก้วและวุ้นน้ำ )

ในซิลิเกตส่วนใหญ่ อะตอมของซิลิคอนจะอยู่ตรงกลางของรูปทรงสี่เหลี่ยมด้าน เท่าในอุดมคติ โดยมุมทั้งสี่เป็นอะตอมของออกซิเจนสี่อะตอมที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะโควาเลนต์ เดี่ยว ตามกฎออกเตต [ ^{1 ] อะตอม}ของออกซิเจนซึ่งมีประจุลบจะเชื่อมต่อกับแคตไอออนอื่นๆ (M ⁿ⁺ ) พันธะ Si-OMO-Si นี้แข็งแรงและแข็งแกร่ง ซึ่งคุณสมบัติเหล่านี้ปรากฏให้เห็นในซิลิเกตที่มีลักษณะคล้ายหิน^{[ 2 ] : 435} ซิลิเก ตสามารถจำแนกได้ตามความยาวและการเชื่อมโยงของแอนไอออนซิลิเกต

ไอออนออร์ โธซิลิเกตที่แยกตัวออกมามีสูตรทางเคมีคือ SiO⁴⁻ ₄แร่ชนิดหนึ่งที่พบได้ทั่วไปในกลุ่มนี้คือโอลิวีน ( (Mg,Fe) ₂ SiO ₄ )

อะตอมซิลิคอนสองอะตอมขึ้นไปสามารถใช้ร่วมกันกับอะตอมออกซิเจนได้หลายวิธี เพื่อสร้างแอนไอออนที่ซับซ้อนมากขึ้น เช่นไพโรซิลิเคตSi₂โอ⁶⁻ ₇.

ด้วยออกไซด์ที่ใช้ร่วมกันสองตัวที่ยึดติดกับซิลิคอนแต่ละตัว โครงสร้างแบบวงแหวนหรือแบบพอลิเมอร์จึงเกิดขึ้นได้วงแหวนเมตาซิ ลิเกตแบบวงแหวน Si₆โอ^12–18_​เป็นเฮกซาเมอร์ของ SiO₃²⁻ _แอน ไอออนซิ ลิเกตพอลิ เมอร์ของ ^SiO₃²⁻สามารถมีอยู่ได้ในรูปของสายโซ่ยาวเช่นกัน

ในซิลิเกตแบบสายเดี่ยว ซึ่งเป็นประเภทหนึ่งของอิโนซิลิเก ต นั้น รูปทรงสี่เหลี่ยมด้านเท่าจะเชื่อมต่อกันเป็นสายโดยการใช้ร่วมกันของอะตอมออกซิเจนสองอะตอม แร่ที่พบได้ทั่วไปในกลุ่มนี้คือไพรอกซีน

ซิลิเกตแบบโซ่คู่ ซึ่ง เป็น อีกประเภทหนึ่งของอิโนซิลิเกต เกิดขึ้นเมื่อเตตระเฮดราก่อตัวเป็นโซ่คู่ (ไม่เสมอไป แต่ส่วนใหญ่) โดยการใช้ร่วมกันของอะตอมออกซิเจนสองหรือสามอะตอม แร่ธาตุทั่วไปในกลุ่มนี้คือแอมฟิโบล

ในกลุ่มนี้ ซึ่งรู้จักกันในชื่อฟิลโลซิลิเคต รูปทรงสี่เหลี่ยมด้านเท่าแต่ละรูปจะใช้ร่วมกันอะตอมออกซิเจนสามอะตอม และเชื่อมต่อกันเพื่อสร้างแผ่นสองมิติ โครงสร้างนี้ทำให้แร่ในกลุ่มนี้มีระนาบการแตกตัวที่แข็งแรงเพียงระนาบเดียวแร่ไมกาจัดอยู่ในกลุ่มนี้ ทั้งมัสโคไวต์และไบโอไทต์มีชั้นที่อ่อนมากซึ่งสามารถลอกออกเป็นแผ่นได้

ในซิลิเกตโครงสร้างที่เรียกว่าเทคโตซิลิเกตนั้น รูปทรงสี่เหลี่ยมด้านเท่าแต่ละรูปจะใช้ร่วมกันอะตอมออกซิเจนทั้ง 4 อะตอมกับรูปทรงสี่เหลี่ยมด้านเท่าข้างเคียง ทำให้เกิดโครงสร้างสามมิติควอตซ์และเฟลด์สปาร์อยู่ในกลุ่มนี้

แม้ว่าทรงสี่หน้าจะเป็นรูปทรงเรขาคณิตการประสานงานที่พบได้ทั่วไปในสารประกอบซิลิคอน(IV) แต่ซิลิคอนก็อาจมีเลขการประสานงานที่สูงกว่านั้นได้เช่นกัน ตัวอย่างเช่น ในแอนไอออนเฮกซาฟลู ออโรซิลิเคต SiF²⁻ ₆อะตอมซิลิคอนถูกล้อมรอบด้วย อะตอม ฟลูออรีน 6 อะตอมใน โครงสร้าง ทรงแปดเหลี่ยมโครงสร้างนี้ยังพบได้ในไอออนเฮกซาไฮดรอกซีซิลิเคตSi(OH)²⁻ ₆ซึ่งเกิดขึ้นในธาอูมาไซต์แร่ธาตุที่พบได้ยากในธรรมชาติ แต่บางครั้งพบในแคลเซียมซิลิเกตไฮเดรต อื่นๆ ที่เกิดขึ้นเองใน โครงสร้าง ซีเมนต์และคอนกรีตที่ได้รับการโจมตีจากซัลเฟต อย่างรุนแรง ในดินเหนียวที่มีไพไรต์ออกซิ ไดซ์ ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]}

ภายใต้ความดันสูงมาก เช่นที่มีอยู่ในหินส่วนใหญ่ของโลก แม้แต่ SiO2 ก็ยัง_ใช้รูปทรงเรขาคณิตแบบทรงแปดเหลี่ยมที่มีการประสานงานหกจุดในแร่สติโชไวต์ซึ่งเป็นพอลิมอร์ฟหนาแน่นของซิลิกาที่พบใน เนื้อ โลกชั้นล่าง และเกิดขึ้นจากแรงกระแทกระหว่าง การชนของอุกกาบาต^{[ 8 ]}

ซิลิเกตที่มี แคตไอออน เป็นด่างและแอนไอออนขนาดเล็กหรือแบบโซ่ เช่นโซเดียมออร์ โธซิลิเกต และเมตาซิ ลิเกต ละลายน้ำได้ค่อนข้างดีเมื่อตกผลึกจากสารละลาย จะเกิดเป็นสารประกอบ ไฮเดรต หลายชนิด โซเดียมซิลิเกต ที่ละลายน้ำได้ และสารผสมของโซเดียมซิลิเกตเหล่านี้ ซึ่งรู้จักกันในชื่อวอเตอร์กลาสเป็นสารเคมีสำคัญในอุตสาหกรรมและครัวเรือน ส่วนซิลิเกตที่มีแคตไอออนที่ไม่ใช่ด่าง หรือมีแอนไอออนแบบแผ่นและแบบพอลิเมอร์สามมิติ โดยทั่วไปจะละลายน้ำได้น้อยมากภายใต้สภาวะปกติ

โดยทั่วไปแล้ว ซิลิเกตมีคุณสมบัติเฉื่อยทางเคมี ดังนั้นจึงเป็นแร่ธาตุที่พบได้ทั่วไป ความทนทานของซิลิเกตยังทำให้เหมาะสำหรับการนำไปใช้เป็นวัสดุในการก่อสร้างอีกด้วย

เมื่อทำปฏิกิริยากับแคลเซียมออกไซด์และน้ำ แร่ซิลิเกตจะก่อตัวเป็นปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์

สมดุลที่เกี่ยวข้องกับการไฮโดรไลซิสของแร่ซิลิเกตนั้นศึกษาได้ยาก ความท้าทายหลักคือความสามารถในการละลายที่ต่ำมากของ SiO ₄ ^4-และรูปแบบโปรตอนต่างๆ สมดุลดังกล่าวมีความเกี่ยวข้องกับกระบวนการที่เกิดขึ้นในช่วงเวลาทางธรณีวิทยา^{[ 9 ] [ 10 ]} พืชบางชนิดขับสารลิแกนด์ที่ละลายซิลิเกต ซึ่งเป็นขั้นตอนหนึ่งในการสร้างแร่ชีวภาพ

แคทิคอลสามารถสลายพอลิเมอร์ของ SiO2 _ซึ่งเป็นส่วนประกอบของซิลิเกตที่มีโครงสร้างไอออนิก เช่น ออร์โธซิลิเกต (SiO44- ⁾ _,เมตาซิลิเกต (SiO23- ) ^และ_ไพโรซิลิเกต ( ^Si2O67- _{) โดยการสร้างไดแอนไอออนบิส- และไตรส์(แคทิโค เลต} )ซิลิเกตผ่านการประสานงาน^{[ 11 ]}สารประกอบเชิงซ้อนเหล่านี้สามารถเคลือบลงบนพื้นผิวต่างๆ สำหรับการใช้งาน เช่น ระบบนำส่งยา การต้านเชื้อแบคทีเรีย และการป้องกันการเกาะติดของสิ่งสกปรก

แอนไอออนซิลิเกตในสารละลายทำปฏิกิริยากับ แอนไอออนโม ลิบเดตทำให้เกิด สารประกอบ ซิลิโคโมลิบเดต สีเหลือง ในการเตรียมทั่วไปพบว่าออร์โธซิลิเกตโมโน เมอร์ทำปฏิกิริยาได้อย่างสมบูรณ์ใน 75 วินาที ไพโรซิลิเกตไดเมอร์ใน 10 นาที และโอลิโกเมอร์ ที่สูงกว่า ใช้เวลานานกว่ามาก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ไม่พบปฏิกิริยากับสารแขวนลอยของซิลิกาคอลลอยด์^{[ 10 ]}

ลักษณะของซิลิเกตที่ละลายได้มีความเกี่ยวข้องกับการทำความเข้าใจกระบวนการสร้างแร่ชีวภาพและการสังเคราะห์อะลูมิโนซิลิเกตเช่นตัวเร่งปฏิกิริยา ที่สำคัญในอุตสาหกรรม ที่เรียกว่าซีโอไลต์^{[ 9 ]}นอกจากไอออนอะลู มิเนตแล้ว ไอออนซิลิเกตที่ละลายได้ยังมีบทบาทสำคัญในกลไกการเกิดพอลิเมอร์ของจีโอ พอลิเม อ ร์ จีโอพอลิเมอร์เป็นอะลูมิโนซิลิเกตอสัณฐานซึ่งการผลิตต้องใช้พลังงานน้อยกว่าปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ ทั่วไป ดังนั้นซีเมนต์จีโอพอลิเมอร์จึงสามารถช่วยจำกัด การปล่อย CO2 ใน ชั้นบรรยากาศของโลกและภาวะโลกร้อนที่เกิดจากก๊าซเรือนกระจก นี้ _ได้

• ปฏิกิริยาอัลคาไล-ซิลิกา
• วัฏจักรคาร์บอน
• วัฏจักรคาร์บอเนต-ซิลิเกต
• ภาวะความเป็นกรดของมหาสมุทร