硅酸盐矿物结构

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1、1§2.6.6硅酸盐矿物的晶体结构一、岛状结构镁橄榄石（Mg2[SiO4]或2MgO·SiO2）二、组群状结构绿宝石（Be3Al2[Si6O18]或3BeO·Al2O3·6SiO2)三、连状结构透辉石CaMg[Si2O6]的结构（CaO·MgO·2SiO2）四、层状结构（层状结构矿物的特点）1、高岭石结构（Al2O3•2SiO2•2H2O或Al4[Si4O10](OH)8）2、蒙脱石（微晶高龄石）的结构（Al2[Si4O10](OH)8•nH2O理论式）3、滑石的结构(Mg3[Si4O10](OH)2）4、伊利石结构（

2、化学式K1~1.5Al4[Si7~6.5Al1~1.5O20](OH)4）5、白云母（化学式KAl2[AlSi3O10](OH)2）五、架状结构（1、石英晶体结构；2、长石晶体结构）2六、硅酸盐矿物的晶体结构概述硅酸盐晶体种类繁多，是构成地壳的主要矿物，也是硅酸盐工业的主要原料。硅酸盐的化学组成复杂。因为硅酸盐中的正离子、负离子都有可能被其他离子部分或全部取代。3硅酸盐的化学式有两种写法：①氧化物排列法——按金属氧化物的价态由低到高排列，最后是SiO2。如钾长石，化学式为K2O·Al2O3·6SiO2；②无机络盐写法—

3、—按离子价态从高到低排列，最后是O2-，并按一定的比例写出其化学式。如：钾长石，KAlSi3O8。硅酸盐的结构也很复杂，不象其化学式表示的那样简单。鉴于此，对硅酸盐的分类不是从化学上按正硅酸盐、偏硅酸盐划分，而是根据[SiO4]四面体在结构中的结合排列方式进行分类。X-ray衍射结构分析证明，硅酸盐中的[SiO4]四面体结合方式有岛状、组群状、链状、层状和架状五种形式。如表2-5所列。4硅酸盐结构分类[SiO4]是结构的基本构造单元，[SiO4]彼此通过共用O2-连接起来，由于连接方式不同，而构成了不同型式的硅氧骨干，

4、硅酸盐矿物的分类也是硅氧骨干类型进行分类（[SiO4]的排列方式）（1）岛状[SiO4]不直接连接，没有公共的顶角，[SiO4]通过其它离子连结成一个完整的结构。这种结构称为岛状结构。单四面体、5双四面体三元环四元环六元环（2）组群状①双四面体：两个[SiO4]通过公共“氧桥”相互连成[Si2O7]6-团，再通过其它金属离子连接。Si/O=2:7=1:3.5②孤立环状：由三个、四个或六个[SiO4]4-彼此共用两个顶点而组成封闭平面孤立环，称为三节环、四节环、六节环。Si/O=1:36单链双链(3)链状单链：[SiO4

5、]彼此共用两个顶点，在一维方向上连结成无限的长链，每一四面体仍有2个活性氧，借此与存在于链间的金属离子相连，Si/O=1:3；双链：双链是由两个单链通过共用氧平行连接而成，或者看成是单链通过一个镜面反映而得。Si/O=4:117(4)连续层状由无穷个[SiO4]彼此共用三个顶点，在二维方向上连结成无限的六方平面网，借助于剩下的活性氧离子与金属阳离子相连，而再于其它平面层连接。Si/O=1:2.5;层状结构8α-鳞石英的结构（架状）(5)架状每个[SiO4]的四个顶角都与相邻[SiO4]相连结，构成三维方向连续延伸的架状

6、骨架。Si/O=1:2.上述五种结构概括于表2-5（P47）中，通过分析后应掌握其规律。910硅酸盐晶体的几个特点（1）硅酸盐结构中Si4+间不存在直接的键，键的联接是通过O2-来实现的，Si－O－Si键角为145°；（2）每一个Si4+存在于四个O2-为顶点的四面体中心，构成[SiO4]四面体，它是硅酸盐晶体结构的基础；（3）[SiO4]四面体的每个顶点，即O2-最多只能为两个[SiO4]四面体所共用（电价平衡）；（4）相邻的[SiO4]四面体之间只能以共顶而不能以共棱或共面相连接；（5）结构中常出现同晶置换现象，除

7、含有Si以外，还有Mg2+、Al3+、Be2+、Na+、K+等，这些离子可以取代Si4+，相互置换，并不改变晶体的结构，这种现象称为同晶置换。（6）有些硅酸盐矿物组成中还存在一些“附加阴离子”最常见的有F-、Cl-、OH-等，此外还可能有结构水或吸附水。111、岛状结构——[SiO4]四面体在结构中以孤立状态存在。即[SiO4]各顶角之间并不互相连接，每个O2-除已经与一个Si4+相连外，不再与其他[SiO4]中的Si4+相配位，没个O2-剩余的一价可与金属离子相配位而达到点价平衡。因此，[SiO4]四面体之间是通过其

8、他金属离子联系起来的。属于岛状结构的晶体有：锆英石Zr[SiO4]；橄榄石(Mg,Fe)2[SiO4]；硅线石Al2O3·SiO2；莫来石3Al2O3·2SiO2及水泥熟料中的C2S、C3S等。12镁橄榄石Mg2[SiO4]结构（2MgO·SiO2）属斜方晶系，Pbmm空间群，a=0.476nm，b=1.021nm，c=0.599