Silikon Oksida, Aluminosilikat dan Zeolit

Silikon oksida
Silikon oksida dibentuk dengan menggunakan sebagai satuan struktural dan menggunakan bersama atom oksigen di sudut-sudutnya. Silikon dioksida ini diklasifikasikan berdasarkan jumlah atom oksigen dalam tetrahedra SiO₄ yang digunakan bersama, karena hal ini akan menentukan komposisi dan strukturnya.  Bila tetrahedra SiO₄ dihubungkan dengan menggunakan bersama sudut, struktur senyawa yang dihasilkan adalah polimer yang berupa rantai, cincin, lapisan atau struktur 3-dimensi bergantung pada modus hubungannya dengan satuan tetangganya. Ungkapan fraksional digunakan untuk menunjukkan modus jembatannya. Pembilang dalam bilangan pecahan tersebut jumlah oksigen yang digunakan bersama dan pembaginya 2, yang berarti satu atom oksigen digunakan bersama dua tetrahedra. Rumus empiris dan setiap strukturnya dalam bentuk polihedra koordinasi diilustrasikan di gambar 4.9 berikut.
Satu oksigen digunakan bersama (SiO₃O_1/2)^3- = Si₂O₇^6-
Dua oksigen digunakan bersama (SiO₂O_2/2)_n^2n- = (SiO₃)_n^2n-
Tiga atom oksigen digunakan bersama (SiOO_3/2)n^n- = (Si₂O₅)_n^2n-
Amalgamasi antara penggunaan bersama dua dan tiga oksigen [(Si₂O₅)(SiO₂O_2/2)₂]_n^6- = (Si₄O₁₁)_n^6-
Empat atom oksigen digunkan bersama. (SiO_4/2)_n = (SiO₂)_n
Silikat dengan berbagai metoda struktur ikatan silang terdapat dalam batuan, pasir, tanah, dsb.

Aluminosilikat
Terdapat banyak mineral silikon oksida dengan beberapa atom silikonnya digantikan dengan atom aluminum. Mineral semacam ini disebut aluminosilikat.  Atom aluminum menggantikan atom silikon dalam tetrahedral atau menempati lubang oktahedral atom oksigen, membuat struktur yang lebih kompleks.  Substitusi silikon tetravalen dengan aluminum trivalen menyebabkan kekurangan muatan yang harus dikompensasi dengan kation lain seperti H⁺, Na⁺, Ca₂⁺, dsb.
Felspar adalah mineral khas aluminosilikat, dan KAlSi₃O₈ (ortoklas) dan NaAlSi₃O₈ (albit) juga dikenal. Felspar mempunyai struktur 3 dimensi dengan semua sudut tetrahedra SiO₄ dan AlO₄ digunakan bersama. Di pihak lain, lapisan 2 dimensi terbentuk bila satuan [AlSiO₅]^3- digunakan bersama, dan bila kation berkoordinasi 6 dimasukkan di antar lapisan dihasilkanlah mineral berlapis semacam mika.
Bila jumlah oksigennya tidak cukup untuk membentuk oktahedra antar lapis, ion hidroksida akan terikat pada kation Al insterstial. Muskovit, KAl₂(OH)₂Si₃AlO₁₀, adalah suatu jenis mika yang berstruktur seperti ini dan sangat mudah di”kupas”.
Zeolit
Salah satu aluminosilikat yang penting adalah zeolit. Zeolit ditemukan di alam dan berbagai zeolit kini disintesis dengan jumlah besar di industri. Tetrahedra SiO₄ dan AlO₄ terikat melalui penggunaan bersama oksigennya dan membentuk  lubang dan terowongan dengan berbagai ukuran. Strukturnya merupakan komposit dari satuan struktur tetrahedra MO₄. Misalnya struktur di Gambar 4.10, satuan dasarnya adalah kubus hasil leburan 8 MO₄, prisma heksagonal leburan 12 MO₄, dan oktahedra terpancung leburan 24 MO₄.

Silikon atau aluminum terletak di sudut polihedra dan oksigen yang digunakan bersama di tengah sisi itu (penting untuk diingat cara penggambaran ini berbeda dengan cara penggambaran struktur yang telah diberikan di bagian sebelumnya).
Bila polihedra-polihedra ini berikatan, berbagai jenis struktur zeolit akan dihasilkan. Misalnya oktahedra terpancung yang disebut dengan kurungan β adalah struktur dasar zeolit A sintetik, Na₁₂(Al₁₂Si₁₂O₄₈)].27H₂O, dan bagian segi empatnya dihubungkan melalui kubus. Dapat dilihat bahwa terowongan oktagonal B terbentuk bila 8 oktahedra terpancung diikat dengan cara ini. Struktur yang akan dihasilkan bila bagian heksagon bersambungan melalui prisma heksagon adalah faujasit, NaCa_0.5(Al₂Si₅O₁₄)] .10 H₂O.
Kation logam alkali atau alkali tanah berada dalam lubangnya, dan jumlah kation ini meningkat dengan meningkatnya aluminum untuk mengkompensasi kekurangan muatan.  Struktur zeolit memiliki banyak lubang tempat kation dan air bermukim.  Kation ini dapat dipertukarkan. Dengan menggunakan sifat pertukaran kation ini, zeolit digunakan dalam jumlah besar sebagai pelunak air sadah.  Zeolit terdehidrasi (didapat dengan pemanasan) akan mengabsorpsi air dengan efisien, zeolit juga digunakan sebagai pengering pelarut atau gas. Zeolit kadang juga disebut dengan penyaring molekular, karena ukuran lubang dan terowongannya berubah untuk zeolit yang berbeda dan dimungkinkan untuk memisahkan molekul organik dengan zeolit berdasarkan ukurannya. Zeolit dapat digunakan untuk mereaksikan dua molekul dalam lubangnya asal ukurannya memadai dan dapat digunakan sebagai katalis untuk reaksi selektif.
Misalnya, sintesis zeolit ZSM-5 sangat bermanfaat sebagai katalis untuk mengubah metanol menjadi gasolin. Zeolit ini dapat dipreparasi secara hidrotermal dalam autoklaf (wadah bertekanan tinggi) pada suhu sekitar 100 °C dengan menggunakan meta-natrium aluminat, NaAlO₂, sebagai sumber aluminum dan sol silika sebagai  sumber silikon oksida dengan kehadiran tetrapropilamonium bromida, Pr₄NBr, dalam reaksi. Bila garam amoniumnya dihilangkan dengan kalsinasi pada 500°C, struktur zeolitnya akan tinggal.