硅酸盐晶体结构.ppt

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1、硅酸盐结构（structureofsilicates）Introduction硅酸盐矿物在自然界中分布极为广泛，已知的硅酸盐矿物有600多种，约占已知矿物种的1/4，占地壳岩石圈总质量的85%。陶瓷、建材、电绝缘体等原料硅酸盐工业：玻璃、水泥、陶瓷、搪瓷等1一、基本结构特点1、基本结构单元是[SiO4]4-四面体－－硅氧骨干、硅氧团Si4+O2-2、Si-O团很强、很硬2一、基本结构特点3、O2-是不饱和的（外层只有7个电子），还能与其它离子或基团结合与金属离子结合硅酸盐矿物与Si-O团结合桥氧Mg2＋镁橄榄石OlivineMg2[SiO4]

2、岛状硅酸盐桥氧34、Si-O四面体中的Si4+还可以被Al3+离子代替，形成Al-O四面体或Al-O八面体一、基本结构特点4二、硅酸盐矿物的分类1、根据组成(1)正硅酸盐orthosilicates[SiO4]4-的盐(2)焦硅酸盐pyrosilicates[Si2O7]6-的盐(3)偏硅酸盐metasilicates[SiO3]2-~[SiO3]2n-，等等5二、硅酸盐矿物的分类2、根据Si-O四面体在空间的连接情况(1)岛状硅酸盐Islandsilicates(limitedSi-Ogroup)孤立Si-O团、成对Si-O团、环状Si-O团6

3、二、硅酸盐矿物的分类2、根据Si-O四面体在空间的连接情况(2)链状硅酸盐chainedsilicates：单链、双链7双链结构8二、硅酸盐矿物的分类2、根据Si-O四面体在空间的连接情况(3)层状硅酸盐layeredsilicates9二、硅酸盐矿物的分类2、根据Si-O四面体在空间的连接情况(4)架状硅酸盐networksilicates10三、硅酸盐的结构1、岛状硅酸盐Islandsilicates(limitedSi-Ogroup)(1)单一硅氧团（孤立有限硅氧团）分子式：M4+[SiO4]、M22+[SiO4]典型矿物：镁橄榄石Oliv

4、ine、锆英石zircon、石榴石garnet11镁橄榄石：Mg2SiO4呈橄榄绿色随Fe含量增多，可由浅黄绿色至深绿色，玻璃光泽，透明至半透明透明色美的橄榄石可作宝石橄榄石是组成上地幔的主要矿物，也是陨石和月岩的主要矿物成分。我国河北张家口汉诺坝玄武岩包体中也有宝石级的橄榄石。12镁橄榄石的结构：Mg2SiO4=O/Si＝4O2-可看成是近似的六方密堆结构Si4＋位于其四面体间隙，四面体有四种类型；Mg2+位于其八面体间隙中[SiO4]4-是孤立的，周围对称发布着三个Mg2+，3×3/6＋3×1/6=2个，分子式为Mg2SiO4简单正交点阵1

5、3(2)含成对的硅氧团=O/Si＝3.5硅钙石Ca3(Si2O7)，即3CaO·2SiO2，正交晶系14六节环：=O/Si＝3代表性矿物：绿柱石Be3Al2[Si6O18]堇青石cordierite2MgO·2Al2O3·5SiO2(3)含环状硅氧团三节环：四节环：(Si3O9)6－(Si4O12)8－(Si6O18)12－152、链状硅酸盐Chainedsilicates由大量的[SiO4]4－共顶连接而成的一维结构(1)单链：结构单元[SiO3]2－,=O/Si＝3辉石类pyroxenes，如透辉石CaMg[Si2O6]、顽火辉石Mg2

6、[Si2O6]16(2)双链：结构单元[Si4O11]6－,=O/Si＝2.75闪石类amphiboles，如透闪石tremolite链型硅酸盐中，键内的Si－O键要比链间的A－O键强的多（A一般为金属正离子）。因此，这些硅酸盐很容易沿链间结合较弱之处劈裂成柱体或纤维。举例：典故——“以火浣衣”工业石棉asbestos（纤维蛇纹石）(OH)6Mg6(Si4O11)·H2O173、层状硅酸盐Layeredsilicates硅氧四面体通过三个O2－在二维平面内相互连接，延伸成一个硅氧四面体层，二维无限结构具有六角对称性结构单元[Si4O10]4－,

7、=O/Si＝2.5自由氧可与Mg2+、Al3+、Fe2+、OH－等键合，形成不同类型的层状硅酸盐矿物18滑石talcMg3[(OH)2Si4O10]白云母muscoviteKAl2[(OH)2AlSi3O10]高岭土KaoliniteAl2[(OH)4Si2O6]典型的层状硅酸盐：19层与层之间是分子键或氢键结合，故结合较弱H2O可以进入层内，而使该材料具有好的可塑性、触变性特征：举例：能“爆米花”的矿物和岩石能吸水膨胀的膨润土204、骨架状硅酸盐Networksilicates方石英结构特征：FCC点阵，Si4＋排成金刚石结构，O2－位于<1

8、11>方向上的一对Si4＋之间，形成桥氧；Si4＋位于O2－的四面体间隙，O2－四面体在空间通过桥氧相连，形成三维网络结构所有的氧均为桥