02第二章-晶体结构-单质-无机化合物-硅酸盐-130903.ppt

（1）结构中均有硅氧四面体单元，Si－O－Si键是一条夹角不等的折线，约为145°左右。 （2）硅氧四面体每个顶点，最多只能为两个硅氧四面体所共用。 （3）硅氧四面体只能共顶相连。 （4）硅氧四面体中心的Si4+可部分地被Al3+所取代，其结构本身并不发生大的变化，即所谓同晶取代。但晶体的性质可以发生很大的变化。 硅酸盐晶体结构的共同特点： 结构类型 [SiO4]4-共用O2-数 形状 络阴离子 Si/O 实例 岛状 0 四面体 [SiO4]4- 1:4 镁橄榄石Mg2[SiO4] 组群状 1 双四面体 [Si2O7]6- 2:7 硅钙石Ca2[Si2O7] 2 三节环 [Si3O9]6- 1:3 蓝锥矿BaTi[Si3O9] 四节环 [Si4O12]8- 1:3 Ca2Al2(Fe,Mn)BO3[Si4o12](OH)2 (斧石) 六节环 Si6O18]12- 1:3 绿宝石Be3Al2[Si6O18] 链状 2 单链 [Si2O6]4- 1:3 透辉石　CaMg[Si2O6] 2, 3 双链 [Si4O11]4- 4:11 透闪石Ca2Mg5[Si4O11]2(OH)2 层状 3 平面层 [Si4O10]4- 4:10 滑石Mg3[Si4O10] (OH)2 架状 4 骨架 [SiO2]0 1:2 石英SiO2 [AlSi3O8]1- 钾长石K[AlSi3O8] [AlSiO4]1- 方钠石Na[AlSiO4]4/3H2O 表2.13　硅酸盐晶体结构类型与Si/O比的关系 A、锆英石结构 四方晶系，晶胞参数a=0.661nm,c=0.601nm，晶胞分子数为4。硅氧四面体以孤岛状存在，之间以Zr4+连接，每一个Zr4+填充在8个O2-之间。其中与4个 O2-之距离为0.215nm，与另外4个是0.229nm。锆英石具有较高的耐火度，可作耐火材料。 (1)岛状结构 Zr[SiO4] （Si/O = 1:4） B、镁橄榄石结构 斜方晶系，晶胞分子数4，O2-近似于六方最紧密堆积排列，硅离子填于1/8四面体空隙，镁离子填于1/2 八面体空隙。 晶胞参数a=0.476nm，b=1.021nm，c=0.599nm Mg2[SiO4] 同晶取代 （Si/O = 1:4） 每个O2-离子同时和1个[SiO4]和3个[MgO6]相连接 O2-电价饱和，结构稳定，具有较高的硬度，熔点达1890oC，镁质耐火材料主要矿物。 各方向上键力分布均匀，破碎后呈粒状。 结构与性质的关系： （2）组群状结构 双四面体[Si2O7]6- 三节环[Si3O9]6- 四节环[Si4O12]8- 六节环[Si6O18]12- 图1-33 孤立的有限硅氧四面体群 （Si/O = 2:7或1:3） 桥氧（或非活性氧） 非桥氧（或活性氧） 绿宝石Be3Al2[Si6O18]结构： 绿柱（宝）石Be3Al2[Si6O18]结构： 六方晶系，晶胞分子数为2。其基本单元为六节环。Be离子处于四面体空隙，同时连接4个硅氧四面体。Al离子处于八面体空隙。 Be Al a=0.921nm, c=0.917nm 结构中六节环中其他离子存在，使晶体结构中存在大的环形空腔。当有电价低、半径小的离子存在时，在直流电场中，晶体会表现出显著的离子电导，在交流电场中会有较大的介电损耗；当晶体受热时，质点热振动的振幅增大，大的空腔使晶体不会有明显膨胀。 结构与性质的关系： （3）链状结构 硅氧四面体通过共用的氧离子相连接，形成向一维方向无限延伸的链。按共顶的数目不同，分为单链和双链。每个硅氧四面体通过共用两个顶点向一维方向无限延伸形成单链，化学式可写为［Si2O6］n4n-。双链：［Si4O11］n6n- （a）单链结构 （d）双链结构 （b）（c）（e）为从箭头方向观察所得的投影图 （单链：Si/O =1:3，双链：Si/O =4:11 ） 单链结构类型 与第一个硅氧四面体的空间取向完全一致的周期 透辉石，CMS2，单斜晶系，a=0.971nm,b=0.889nm,c=0.524nm,β=105.37’。晶胞分子数为4。硅氧单链平行于C轴方向伸展，链中硅氧四面体的取向是一个向上、一个向下交替排列。 解理性与结晶习性：因链内Si-O键比链间的M-O键强得多，所以很容易沿链间结合较弱处劈裂，具有柱状、纤维状解理特性。 （单链结构） 根据水铝（镁）石层中八面体空隙的填充情况，结构又可分为三八面体型（填充100%）和二八面体型（填充2/3）。 （4）层状结构 层状结构是每个硅氧四面体通过3个桥氧连接，在二维方向伸展的六节环状的硅氧层。化学式可写为［Si4O10］n4n-。按照硅氧层中活性氧的空间取向不同，硅氧层分为两类：单网层和复网层 单网层：所有活性氧指向