termodinamika dan kristal kimia

Fundamental
if a system undergoes a change of state, and E1, is the internal energy in the first state and E2 the internal energy in the second state, then E, the change in internal energy, is
if in this change an amount of energy q is absorbed by the system in the form of heat and an amount of energy w leaves the system as mechanical work, then
for an infinitesimal change the mechanical work, dw, is usually measured by a change in volume dv acting against a hydrostatic pressure p, in which case so that the second law of thermodynamics can be started in the following form : the second law of thermodynamics can be started in the following form: "in any reversible process the change in entropi (dS) of a system is measured by the heat (dq) received by the system divided by the absolute temperatur (T), that is, dS = dq/T; for any spontaneous irreversible process dS>dq/T", thus, for a reversible process, the preceding equation can be restarted in the form because many processes take place at constant pressure with only heat energy and mechanical energy involved and because under these circumstances the heat energy absorbed by the system from its surroundings is equal to the increment in the (E+PV) function of the system, it has been found convenient to define a function H, called the enthalpy, such that
hence for any infinitesimal transformation
if the transformation occurs at constant pressure (i,e.., dP = 0), then
that is, the change in enthalpy any process at constant pressure is measured by the heat received and for this reason is often referred to as the heat of a reaction.
the helmholtz free energy (A) and the gibbs free energy (G) are defined by the following equations
the gibbs free energy is especially significant in connection with processes that take place at constant temperature and pressure. under this conditions if the reaction is reversible
and
now a reversible reaction is synonymous with a state of equilibrium, and so we have as a criterion of equilibrium at constant pressure that the gibbs free energy (here after referred to simply as the free energy) of the reactants must be equal to that of the products.
all geochemical processes may be regarded as striving toward equilibrium, which may be approached rather closely when composition, temperature, pressure remain approximately constant for a long time. however, equilibrium if attained is seldom preserved, owing to change in physical conditions.

any reaction, chemical or physical, may be characterized by an equation representing the transition from one state to another. if the reactants are in equilibrium with the products, G for the reaction is zero. a large negative value of G means that the reaction as written tends to proceed nearly to completion; a large positive value means that the reaction tends to proceed in the opposite direction.
equations have been derived to express the effect of temperature and pressure on equilibrium. for temperatures changes the relevant equation is
this equation signifies that, if H is positive , an increase in temperature makes G more negative; i,e., if heat is absorbed in a reaction , an increase in temperature causes the reaction to go more nearly to completion. If H is negative, on the other hand, increasing the temperature tends to inhibit the reaction. the effect of pressure is characterized by the equation d G/dP = V, where V is the aggregate change in volume that occurs when the reaction proceeds to completion in the direction indicated. Thus, if V is negative, an increase of pressure makes G more negative; that is, the reaction as written proceeds more nearly to completion. In other words, high pressure favors the existence of materials of small volume, that is, high density. These two equations give quantitative expression to Le Chatelier’s Principle, which can be stated thus: if a system is in equilibrium, a change in any of the factors determining the conditions of equilibrium will cause the equilibrium to shift in such a way as to nullify the effect of this change.
For a chemical reaction to proceed spontaneously, it is necessary that the total free energy of the products be less then that of the reactants, that is, dG <>The major value of thermodynamics in geochemistry is that it provides 2 general approach to problem of stability, equilibrium, and chemical change. Even with qualitative data it enables predictions to be made regarding the probable course of all types of transformation. In any reaction for which the free energies of all possible phases are known under the specified conditions, thermodynamic equation permit the calculation of the relative amounts of reactants and products at equilibrium. If the amount of the products at equilibrium is found to be very small, then the reaction is not favored under the specified. If the amount of the products large, the suggested reaction is one that may be expected to go under the specified conditions. In geochemical processes, many of which proceed under condition that cannot be reproduced in the laboratory, thernodynamics provides us with the means for predicting the conditions under which certain reaction may occur, even though we cannot reproduce them experimentally.
One of the first practical applicatons of thermodynamics to the solution of a geochemical problem was a study of stability of jadeite, NaAlSi3O8 (Kracek, Neuvonen, and Burley, 1951). Jadeite occurs in metamorphic rocks but at the time had never been made in the laboratory; its comparatively high density suggested that it might only be stable under high pressures. Kracek and his co-workers examined the thermodynamics of the following reactions by which jadeite might be formed:
NaAlSi3O8 = NaAlSi2O6 + SiO2
NaAlSiO4 + NaAlSi3O8 = 2NaAlSi2O6
NaAlSiO4 + SiO2 = NaAlSi2O6
Even if all the relevant thermodynamics data are not available, Miyashiro (1960) has pointed out that is is frequently possible to derive useful information from heats of reaction alone, if the reactions involve only solids, a situation common under geological conditions. If all the reactants and products are in the solid state, the heat capacity changes are small and can be neglected. Under these circumstances the free energy GT,P of a reaction at temperature T 0K and pressure P atm is given by the following equation
GT,P = H0298 – T S0298 + P V
H0298 = heat of reaction at 298.16 0K, i.e., 25 0C, and 1 atm
S0298 = entropy of reaction at 298.16 0K and 1 atm
with all the phases in the solid state, S0298 and V are usually quite small in comparison with H0298. thus the heat of such a reaction at 250C and 1 atm (H0298) is nearly equal to the free energy of the same reaction at any temperature and pressure (GT,P).
The states of matter
Geochemistry is to a large extent concerned with the transformation of matter from one state to another, as exemplified by the crystalization of magmas, the weathering of rocks, the deposition of salts from solution, and generally the formation of minerals over a wide range of temperatures, pressures, and chemical environments. These processes involve a change of state in all or part of the material. Three states of matter are recognized: solid, liquid, and gaseous. This division is a useful one, yet it should be realized that it is to some degree arbitrary. As we generally observed them, these states are sharply marked off from each other by distinctive properties but under some conditions the boundarieslack definition, and the transitions solid = liquid= gas may continuous rather than discontinuous.
In terms of the atomik theory, the state of matter ranges from complete atomik disorder in gases to complete order in crystal. However, complete order is an abstract concept and exists only in perfect crystals at absolute zero.
All matter strives to reach equilibrium with its environment. To accomplish this the atoms try to arrange themselves in such a way that the free energy of the system is a minimum, and in the solid state this arrangement is usually an ordered crystal structure or structures. In geological terms, those minerals are formed that are most in harmony with the physical environment and the bulk composition of the system.
The crystalline state
The most obvious characteristic of crystals that have grown freely is their external form.morphological crystallography, the study of the geometrical relationships of the faces of crystals, has shown that every crystal can be classified into one of 32 classes based upon symmetry. Near the end of the eighteenth century, Hauy conceived that the geometrical complex of crystal faces characteristic of a homogeneous substance must be determined by its internal structure, the molecular or atomic arrangement.
Principles of crystal structure
The basic unit in all crystal structures is the atom (the term atom also includes ion in this discussion), which may, however, be associated with other atoms in a group behaving as a single unit in the structure. We may consider atoms as being made up of electric charges distributed through a small sphere that has an effective radius of the order of 1Å (10-8cm). The radius can be measured with considerable accuracy and depends not only on the nature of the element but also on its state of ionization and the manner in which it is linked to adjacent atoms.
Refinements of chemical bonding theory are necessary to explain some particular aspects of crystal chemistry. These include the assignment of electrons to particular atomik orbitals and the energy relationships between these orbitals and the formation of hybrid orbitals. Such considerations are useful, for example, in explaining the physical differences between graphite and diamond, both compounds of pure carbon. Carbon has six electrons in the unhybridized configuration.
1s2 2s2 2p1x 2p1y
Crystal-field theory, related to the bonding of transition-metal element with d orbital electrons has proved to be useful in understanding and predicting the geochemistry of these important elements. Differences in geochemical behavour between transition elements and other cautions with similar charges and sizes may often be attributed to a crystal-field stabilization energy due to selective orientation of d orbital bonding electrons in the electrical fields formed formed by anions surrounding the cation site of interest in a crystal. For example the divalent ions of Ti, V, Cr, Fe, Co, Ni, and Cu receive a stabilization energy in octahedral. Mn, Zn, and nontransition elements of similar size do not have this extra bond stabilization.
Because the radius of an ion depends on its atomic structure, it is related to the position of the element in the periodic table. The following rules are generally valid:
1. For elements in the same group of the periodic table, the ionic radii increase as the atomic numbers of the elements increase; e.g., Be2+ 0.27, Mg2+ 0.72, Ca2+ 1.00, Sr2+ 1.13, Ba2+ 1.36. This is, of course, to be expected, since for elements in the same group off the periodic table the number of elektron orbits around the nucleus, and hence the effective radius, increases in going down the column.
2. For positive ions of the same elektronic structure the radii decrease with increasing charge. For an example, we may take the elements in the second horizontal row in the periodic table, all of which have two electrons in the inner orbit and eight in the outer orbit:
Na+ Mg2+ Al3+ Si4+ P5+ S4+
1.02 0.72 0.53 0.40 0.17 0.12
Thus in going a cross a horizontal row in the periodic table the radii of ions decrease. As electrons are lost the nucleus exerts a greater pull on those remaining, thus decreasing the effective radius of the ion.
3. For an element that can exist in several valence state, i.e., form ions of different charge, the higher the positive charge on the ion, the smaller the radius; for example, Mn2+ 0.82, Mn3+ 0.65, Mn4+ 0.54
The structure of silicates
In all silicate structures so far investigated (except those formed at extreme pressures) silicon lies between four oxygens atoms. This arrangement appears to be universal in these compounds, and the bonds between silicon and oxygen are so strong that the four oxygens are always found at the corners of a tetrahedron of nearly constant dimensions and regular shape, whatever the rest of the structure may be like. The different silicate types arise from the various ways in which these silicon-oxygen tetrahedra are related to each other; they may exist as separate and distinct units, or they may be linked by sharing corners (i,e,. Oxygens). Silicate classification is based on the types of linkages, which are as follows:
1. Independent tetrahedral groups: in this type the silicon-oxygen tetrahedra are present as separate entities.
2. Finite linked tetrahedral groups: in this type the silicon-oxygen tetrahedra are linked bythe sharing of one oxygen between each to tetrahedra.
3. Chain structure: tetrahdra joined together to produce chains of indefinite extent.
4. Sheet structure: three oxygens of each tetrahedron are shared with adjacent tetrahedra to from extended indefinitely in two directions instead of just me.
5. The dimensional networks: every SiO4 tetrahedron shares all its corners with other tetrahedra, giving a three-dimensional network in which the Si:O ratio is 1:2.
DASAR PERSAMAAN TERMODINAMIKA
Hukum pertama termodinamika menyatakan bahwa energi tidak bisa diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan. Jika suatu sistem mengalami perubahan keadaan, maka E1menjadi energi internal pada keadaan yang pertama dan E2 energi internal pada keadaan yang kedua , sehingga E merupakan perubahan energi internal, adalah
jika dalam perubahan ini sejumlah energi q diserap oleh sistem dalam wujud panas dan sejumlah energi w meninggalkan sistem secara mekanik, maka
karena perubahannya sangat kecil maka
usaha dw, pada umumnya terukur oleh suatu perubahan volume dV yang berbanding terbalik terhadap suatu tekanan hidrostatik P, dimana
sedemikian sehingga
hukum termodinamika yang kedua dapat dimulai pada format berikut : “di dalam proses reversibel perubahan entropi ( dS) suatu sistem terukur oleh panas ( dq) yang diterima oleh sistem yang dibagi oleh temperatur ( T) mutlak, dS= dq/T; untuk proses takterbalikkan yang secara spontan dS>dq/T”, sehinnga untuk suatu proses reversibel, persamaan umumnya dapat ditulis:
karena banyak proses berlangsung pada tekanan tetap dengan melibatkan energi panas dan energi mekanis dan pada keadaan ini energi panas yang diserap oleh sistem dari lingkungannya memadai sama dengan kenaikan ( E + PV) fungsi sistem,telah ditemukan untuk menggambarkan suatu fungsi H, entalpi sebagai:
karena untuk proses manapun transformasinya sangat kecil sehingga
jika perubahan bentuk terjadi pada tekanan tetap (dP = 0), maka
itu merupakan, perubahan entalpi di dalam proses manapun pada tekanan tetap terukur oleh panas diterima dan untuk alasan ini adalah sering dikenal sebagai panas suatu reaksi. energi bebas Helmholtz ( A) dan energi bebas Gibbs ( G) digambarkan oleh persamaan berikut :
energi bebas gibbs terutama penting dalam hubungan dengan proses yang berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap. di bawah kondisi-kondisi ini
jika reaksi itu adalah reversible (dapat dibalik)
dan
sekarang suatu reaksi reversibel adalah bersinonim dengan suatu posisi keseimbangan, dengan demikian kita mempunyai sebagai ukuran keseimbangan pada tekanan tetap energi bebas gibbs ( di sini telah menunjuk secara sederhana sebagai energi bebas) tentang komponen reaktan harus sepadan dengan produknya.
semua proses geokimia bekerja ke arah keseimbangan, yang mungkin didekati ketika komposisi, temperatur, tekanan tetap dalam jangka waktu panjang. bagaimanapun, keseimbangan jika dicapai jarang dipelihara, berhubungan dengan perubahan kondisi fisika.
Reaksi manapun,baik kimia atau fisika, ditandai oleh suatu persamaan mewakili transisi dari satu menyatakan kepada yang lain. jika komponen reaktan berada dalam keseimbangan dengan produk, maka G untuk reaksi adalah nol. jika nilai G negatif berarti reaksi cenderung untuk berproses hampir ke penyelesaian; jika nilainnya positif berarti reaksi cenderung untuk berproses dalam arah kebalikan.
persamaan telah diperoleh untuk menyatakan efek suhu dan tekanan berada pada keseimbangan. untuk temperatur berubah persamaan yang relevan adalah
persamaan ini menandakan bahwa, jika nilai H adalah positif, maka peningkatan temperatur mengakibatkan nilai G negatif; jika panas bekerja dalam suatu reaksi, suatu peningkatan temperatur menyebabkan reaksi untuk bereaksi hampir ke penyelesaian. jika nilai H adalah negatif, pada sisi lain meningkat temperature cenderung untuk menghalangi reaksi itu. Efek tekanan ditandai oleh persamaan d G/dP = V, di mana V merupakan perubahan volume yang terjadi ketika reaksi mulai bekerja dalam arah tertentu. sehingga, jika nilai V adalah negatif, tekanan meningkat menyebabkan nilai G negatif, ketika reaksi bekerja hampir ke penyelesaian. Dengan kata lain, tekanan tinggi pada material volume kecil, yang memiliki densitas tinggi. Dua persamaan ini memberi ungkapan kuantitatif untuk Prinsip Le Chatelier'S, yang menyatakan bahwa : jika suatu sistem berada dalam kesetimbangan, suatu perubahan dalam faktor yang manapun menentukan kondisi-kondisi kesetimbangan akan menyebabkan kesetimbangan untuk bergeser sedemikian untuk menghapuskan efek dari perubahan ini.
Karena suatu reaksi kimia berproses secara spontan, maka total energi bebas yang diperlukan adalah lebih sedikit dari komponen reaktan nya, yaitu dG <>Nilai thermodinamika yang utama dalam ilmu geokimia menyediakan 2 pendekatan umum bagi permasalahan dalam stabilitas, kesetimbangan, dan perubahan kimia. Sama dengan data kualitatif memungkinkan untuk dibuat untuk semua jenis perubahan bentuk. Di dalam reaksi manapun dimana energi bebas dari semua tahap mungkin dikenal di bawah kondisi-kondisi yang ditetapkan, persamaan termodinamika mengijinkan kalkulasi dari sejumlah komponen reaktan dan produk yang relatif pada kesetimbangan. Jika jumlah dari produk pada kesetimbangan ditemukan menjadi sangat kecil, maka reaksi tidak diberikan di bawah yang ditetapkan. Jika jumlah dari produk besar, reaksi yang diusulkan adalah satu adalah mungkin diharapkan untuk menghilangkan kondisi-kondisi yang ditetapkan. Didalam proses geokimia, banyak proses di bawah kondisi yang tidak bisa direproduksi di dalam laboratorium termodinamics menyediakan dengan tujuan untuk mengetahui kondisi-kondisi di bawah reaksi tertentu yang boleh terjadi, sehingga kita tidak bisa membuktikannya secara eksperimen.
Salah satu dari aplikasi thermodinamika praktis yang pertama yaitu solusi suatu masalah geokimia adalah suatu studi stabilitas jadeite, NaAlSi3O8 ( Kracek, Neuvonen, dan Burley, 1951). Jadeite terjadi dalam batuan metamorf tetapi belum pernah ada buatan laboratorium; densitas yang tinggi itu mungkin stabil di bawah tekanan tinggi. Kracek dan para pekerjanya menguji thermodinamika dari reaksi berikut dimana jadeite dibentuk:
NaAlSi3O8 = NaAlSi2O6 + SiO2
NaAlSiO4 + NaAlSi3O8 = 2NaAlSi2O6
NaAlSiO4 + SiO2 = NaAlSi2O6
Sekalipun semua data relevan thermodinamika tidaklah tersedia, Miyashiro ( 1960) telah menunjukkan itu bahwa sering mungkin untuk memperoleh informasi bermanfaat dari kalor reaksi sendiri, jika reaksi hanya melibatkan zat padat, suatu keadaan yang umum di bawah kondisi-kondisi berhubungan dengan kondisi geologi. Jika semua komponen reaktan dan produk berada dalam keadaan solid, perubahan kapasitas panas kecil maka dapat diabaikan. Pada keadaan ini energi bebas GT,P adalah suatu reaksi pada temperatur T 0K dan tekanan P atm diberikan oleh persamaan berikut:
GT,P = H0298 – T S0298 + P V
H0298 = reaksi kalor pada 298.16 0K, 25 0C, dan 1 atm
S0298 = reaksi entropi pada 298.16 0K dan 1 atm
Untuk semua tahap pada keadaan yang solid, S0298 dan V pada umumnya sangat kecil jika dibandingkan dengan H0298. Reaksi seperti itu sangat panas pada 250C dan 1 atm(H0298) hampir sama dengan reaksi energi bebas pada temperatur dan tekanan manapun (GT,P).


Keadaan bahan
Ilmu geokimia akan semakin luas terkait dengan perubahan bentuk pernyataan dari satu orang menyatakan kepada yang lain, ketika memberikan contoh oleh kristalisasi magma, kerusakan batuan karena iklim, penurunan kadar garam, dan biasanya pembentukan mineral pada suatu cakupan luas temperatur, tekanan, dan lingkungan kimia. Proses ini melibatkan suatu perubahan keadaan pada semua atau bagian dari material tersebut. Tiga keadaan dikenali: padat, cairan, dan berupa gas. Bagian ini yang bermanfaat , sekalipun begitu haruslah disadari bahwa akan ada beberapa derajat tingkat keadaan yang berubah - ubah. Ketika kita biasanya mengamati [mereka/nya], keadaan ini berbeda maka diberi tanda pada dari satu sama lain sifat membedakan tetapi di bawah beberapa kondisi-kondisi adalah batsan – batasan definisi, dan transisi padat = cairan = gas boleh berlanjut dibanding kebalikannya tidak boleh dilanjutkan. Dalam kaitan dengan teori atomik, keadaan zat/bahan terbentang dari kekacauan atomik lengkap di dalam gas untuk melengkapi kristal. Bagaimanapun, untuk melengkapi suatu konsep abstrak adalah hanya di dalam kristal sempurna pada kemutlakan nol.
Semua keadaan bekerja keras untuk menjangkau keseimbangan dengan lingkungannya. Untuk memenuhi ini usaha atom untuk menyusun diri mereka sedemikian sehingga energi bebas sistem ini adalah minimum, dan di dalam keadaan yang padat pengaturan ini pada umumnya suatu struktur hablur atau struktur yang dikontrol. Di dalam ilmu geologi, mineral itu dibentuk paling selaras dengan lingkungan fisik dan komposisi curah dari sistem.
Karakteristik kristal
Karakteristik kristal yang nyata yang sudah tumbuh dengan bebas adalah format eksternal. Analisis kristalografi, studi dari hubungan yang geometris menyangkut lapisan kristal, telah menunjukkan bahwa tiap-tiap kristal dapat digolongkan ke dalam salah satu dari 32 kelas berdasarkan pada simetri. Akhir abad kedelapanbelas, Hauy memahami bahwa untuk bidang kristal yang kompleks memiliki karakteristik suatu unsur homogen yang ditentukan oleh struktur internalnya, pengaturan atomik atau yang molekular.
Prinsip struktur kristal
Unit dasar dalam semua struktur kristal menjadi atom yang boleh, bagaimanapun, dihubungkan dengan atom lain di dalam suatu kelompok yang bertindak sebagai unit tunggal di dalam struktur itu. Kita boleh pertimbangkan atom sebagai yang sedang terdiri dari muatan elektrik membagi-bagikan melalui suatu lapisan kecil yang mempunyai suatu radius yang efektif sesuai golongan adalah 1Å (10-8cm). Radius dapat diukur dengan ketelitian yang besar dipertimbangkan dan tergantung tidak hanya pada sifat alami unsur tetapi juga pada keadaan ionisasinya dan cara di mana dihubungkan ke atom bersebelahan.
Perbaikan dari teori ikatan kimia adalah diperlukan untuk menjelaskan beberapa aspek kimia kristal tertentu. Ini meliputi penetapan elektron ke atomik tertentu yang orbital dan hubungan energi antara orbital ini dan pembentukan orbital. sebagai contoh, didalam menjelaskan perbedaan fisik antara intan dan grafit, kedua-duanya campuran dari karbon murni. Karbon mempunyai enam elektron didalam bentuk wujud yang unhybridized.
1s2 2s2 2p1x 2p1y
Teori crystal-Field berhubungan dengan ikatan transition-metal unsur dengan d elektron orbital telah membuktikan untuk;menjadi bermanfaat di (dalam) pemahaman dan meramalkan ilmu geokimia tentang unsur-unsur penting. Perbedaan dalam geokimia perilaku antara elemen transisi dan unsur lain dengan nilai yang sama dan ukuran bisa dihubungkan dengan suatu medan kristal stabilisasi energi dalam kaitan dengan orientasi yang selektik d elektron pengikat orbital di dalam bidang yang elektrik yang dibentuk oleh anion meliputi lokasi kation suatu kristal. Sebagai contoh divalent ion Ti, V, Cr, Fe, Co, Ni, dan Cu menerima suatu energi stabilisasi di dalam octahedral. Mn, Zn, dan nontransition unsur-unsur dari ukuran serupa tidak mempunyai stabilisasi ikatan ekstra.
Sebab radius dari suatu ion tergantung pada struktur atomnya maka dihubungkan dengan posisi dari unsur di dalam daftar susunan unsur kimia. Aturan yang biasa digunakan adalah sebagai berikut:
1. Karena unsur-unsur didalam daftar susunan unsur kimia kelompok sama, radii yang bersifat ion meningkat seperti nomor-atom dari peningkatan unsur-unsur; misalnya Be2+ 0.27, Mg2+ 0.72, Ca2+ 1.00, Sr2+ 1.13, Ba2+ 1.36.
2. Karena ion positif menyangkut struktur yang elektronik yang sama adalah radii berkurang dengan terus meningkat beban. Sebagai contoh, kita boleh mengambil unsur-unsur di dalam baris horisontal yang kedua di dalam daftar susunan unsur kimia, semua dari yang mempunyai dua elektron didalam garis edar yang bagian dalam dan delapan didalam garis edar yang sebelah luar:
Na+ Mg2+ Al3+ Si4+ P5+ S4+
1.02 0.72 0.53 0.40 0.17 0.12
3. Karena suatu unsur yang terdapat didalam beberapa status valensi, yaitu., membentuk ion dari atom yang berbeda, yang lebih tinggi adalah muatan ion positif semakin kecil radiusnya; sebagai contoh, Mn2+ 0.82, Mn3+ 0.65, Mn4+ 0.54
Struktur silikat
Dalam semua struktur silikat sejauh ini menyelidiki ( kecuali yang dibentuk itu pada tekanan ekstrim) silisium berada antara empat atom oksigen. Pengaturan ini tampak seperti universal di dalam campuran ini, dan ikatan antara oksigen dan silisium menjadi sangat kuat yaitu empat oksigen selalu ditemukan di sudut suatu tetrahedron dari dimensi hampir tetap dan bentuk reguler, apapun juga yang sisa dari struktur mungkin cocok. Jenis silikat yang berbeda dibentuk dari berbagai cara ini silicon-oxygen tetrahedra dihubungkan dengan satu sama lain; silikat mungkin muncul ketika unit beda dan terpisah, atau mungkin dihubungkan dengan berbagi sudut (yaitu Oksigen). Penggolongan silikat berdasarkan pada jenis ikatan, yaitu sebagai berikut:
1. Kelompok tunggal tetrahedral: didalam jenis ini adalah silicon-oxygen tetrahedra adalah muncul sebagai kesatuan terpisah.
2. Kelompok tetrahedral dihubungkan terbatas: didalam jenis ini adalah silicon-oxygen tetrahedra dihubungkan oleh pembagian satu oksigen antara masing-masing ke tetrahedra.
3. Struktur rantai: tetrahdra bekerja sama untuk menghasilkan rantai dengan luas tak tentu.
4. Lembar struktur: tiga oksigen dari tiap tetrahedron bersama dengan tetrahedra bersebelahan dari diperluas dengan tak terbatas didalam dua arah sebagai ganti yang baru.
5. Jaringan Yang dimensional: tiap-tiap SiO4 tetrahedron berbagi ke semua sudut nya dengan tetrahedra lain, memberi tiga satuan jaringan di mana Si:O perbandingannya adalah 1:2.