Najważniejsza grupa minerałów – buduje ona blisko 90% całej objętości skorupy ziemskiej! Wiele z minerałów tej gromady jest skałotwórczych – to znaczy stanowią one jeden z głównych składników skał. Sieć krystaliczną krzemianów i glinokrzemianów tworzą krzem i tlen uzupełnione jonami metali, a czasami także wodór. Krzem oraz tlen budują czworościany (tetraedry; grupy krzemotlenowe, SiO4), które łączą się poprzez tlen w większe struktury przestrzenne. Sposób rozmieszczenia grup krzemotlenowych ma wpływ na cechy krzemianów. Jeśli obok czworościanów krzemotlenowych pojawiają się też glinotlenowe, to minerał należy do glinokrzemianów. Glin może się w nim zresztą pojawiać nie tylko w postaci czworościanu z tlenem, ale również w roli kationu (tworząc krzemiany glinu lub glinokrzemianu glinu – w tym drugim przypadku pierwiastek ten jest zarówno anionem, jak i kationem).
Budowa wewnętrzna pozwala na wydzielenie charakterystycznych grup krzemianów oraz glinokrzemianów:
- krzemiany wyspowe (posiadają samodzielne grupy krzemotlenowe – SiO4),
- krzemiany grupowe (posiadają aniony powstałe w wyniku kondensacji dwóch grup krzemotlenowych – Si2O7),
- krzemiany pierścieniowe (zawierają więcej niż dwie skondensowane grupy krzemotlenowe),
- krzemiany łańcuchowe oraz wstęgowe (grupy krzemotlenowe powiązane są odpowiednio w łańcuchy oraz wstęgi),
- krzemiany warstwowe (zawierają grupy krzemotlenowe połączone w sześcioboczne pierścienie, które dalej rozbudowują się tworząc warstwy powiązane kationami, zwłaszcza magnezu, potasu, sodu lub wapnia),
- krzemiany przestrzenne lub inaczej szkieletowe (grupy krzemotlenowe łączą się narożami w sposób trójwymiarowy, nie warstwowy).
Samodzielne grupy krzemotlenowe (tetraedry) łączą się ze sobą za pośrednictwem kationów – w ten sposób powstają krzemiany wyspowe. W przypadku związków zawierających tetraedry tworzące większe struktury połączenia powstają za pośrednictwem wspólnych atomów tlenu zlokalizowanych w narożach czworościanów. Są to tak zwane mostki tlenowe.
Pojawienie się czterech mostków tlenowych w narożnikach grupy SiO4 powoduje, że tetraedr nie może się już łączyć z żadnym kationem. Strukturę takiego związku może zmienić zastąpienie krzemu glinem. Anion glinokrzemowy (AlO4) jest pięciowartościowy, podczas gdy anion krzemotlenowy (SiO4) – czterowartościowy. Zamiana tak otwiera więc możliwość przyłączenia dodatkowego kationu, którym często są jony magnezu, potasu, sodu oraz wapnia.
Oprócz minerałów krzemiany tworzą również szkliwa, a więc mineraloidy. Jest nim obsydian (szkliwo wulkaniczne), tworzące się w wyniku gwałtownego ochłodzenia lawy. Szkliwa docierają też na Ziemię w postaci pyłów kosmicznych.
Choć może się to wydawać nieintuicyjne, do grupy krzemianów często zaliczane są także minerały będące tlenkami krzemu. Jednak ze względu na podobieństwa strukturalne ich pozycja znajduje się na pograniczu obu tych wielkich gromad, które wiąże ze sobą obecność tlenu w sieci krystalicznej.
Granaty (almandyny) z kredy Alaski (USA). Należą one do krzemianów wyspowych. Fot. James St. John, Flickr, licencja Creative Commons.
Kryształ skalenia – jednego z najważniejszych minerałów skałotwórczych, będącego zarazem krzemianem przestrzennym.
Turmalin z Pakistanu. Minerał ten należy do krzemianów pierścieniowych. Fot. Parent Géry, Wikimedia Commons.
Minerał muskowit, należący do grupy mik (łyszczyków), a także do krzemianów warstwowych.
