第21章 硅酸盐矿物.ppt

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1、第二十一章含氧盐大类（一）——硅酸盐类概述含氧盐：络阴离子团与金属阳离子组成的化合物。如：硅酸盐，含[SiO4]碳酸盐，含[CO3]硫酸盐，含[SO4]磷酸盐，含[PO4]钨酸盐，含[WO4]………络阴离子团中心阳离子电价高，半径小，与O的结合键力很强，形成一个紧密的结构基团；络阴离子与外部阳离子结合较弱，一般为离子键。所以，含氧盐一般表现为离子晶格的特点。第二十一章含氧盐大类（一）——硅酸盐类概述含氧盐中最重要的一类是硅酸盐，占地壳岩石圈总重量的85％；占已知矿物种的1/4。本章介绍硅酸盐。其他含氧盐下一章介绍。

2、～硅酸盐晶体化学特点～1、化学组成：阴离子为[SiO4]4－，此外还有一些附加阴离子O2－，OH－，F－等；阳离子为惰性气体型离子以及过渡型离子，很少量铜型离子。2、硅氧骨干：[SiO4]四面体以共角顶的方式连接形成各种形式的硅氧骨干：第二十一章含氧盐大类（一）——硅酸盐类概述岛状骨干：包括孤立的[SiO4]，也包括双四面体[Si2O7]桥氧：惰性氧，无电价端氧：活性氧，有一剩余电荷，有电价。第二十一章含氧盐大类（一）——硅酸盐类概述环状骨干：[SiO4]四面体共角顶连接成封闭的环：在环状骨干中，每个[SiO4]四

3、面体至少要有2个惰性氧。第二十一章含氧盐大类（一）——硅酸盐类概述链状骨干：[SiO4]四面体共角顶连接成无限延伸的链，可以有单链和双链：在单链、双链状骨干中，每个[SiO4]四面体至少要有几个惰性氧？第二十一章含氧盐大类（一）——硅酸盐类概述层状骨干：[SiO4]四面体共角顶连接成无限伸展的层：在层状骨干中，每个[SiO4]四面体至少要有几个惰性氧？第二十一章含氧盐大类（一）——硅酸盐类概述架状骨干：[SiO4]四面体共4个角顶连接成架状：在架状骨干中，每个[SiO4]四面体有几个惰性氧？第二十一章含氧盐大类（一

4、）——硅酸盐类概述3、铝的作用：Al在硅酸盐起着双重作用：AlIV：代替Si进入四面体，在骨干内，形成铝硅酸盐；如：钠长石Na[AlSiO8]。AlVI：在骨干外，六次配位（八面体），形成铝的硅酸盐；如：高岭石Al4[Si4O10](OH)8。如果存在两种形式的Al，叫铝的铝硅酸盐；如：白云母KAl2[AlSi3O10](OH)2第二十一章含氧盐大类（一）——硅酸盐类概述Al有双重作用的内因：从鲍林法则1：阴、阳离子半径比可决定阳离子配位数，RAl3+/RO2-=0.419，恰巧近于四次配位与六次配位的分界线0.4

5、14，所以，Al既可四次配位，也可六次配位。Al有双重作用的外因：高压低温：六次配位；低压高温：四次配位。如：高温Al2[SiO4]OAl[AlSiO5]蓝晶石高压夕线石第二十一章含氧盐大类（一）——硅酸盐类概述[AlO4]四面体与[SiO4]四面体比较：从鲍林法则2：阴、阳离子的键强＝阳离子电荷/配位数，所以，[SiO4]四面体中的键强＝4/4＝1，[AlO4]四面体中的键强＝3/4<1，所以[AlO4]四面体比[SiO4]四面体不稳定。另外，[AlO4]四面体之间不能共角顶相连，假如相连，则桥氧的键强之和为3/

6、4+3/4=3/2，离O的电荷2相差太远，因此是不稳定的。第二十一章含氧盐大类（一）——硅酸盐类概述不同硅氧骨干中[AlO4]四面体存在的情况：为什么Al/Si的数量比不能大于1？第二十一章含氧盐大类（一）——硅酸盐类概述4、Si—O—M键性：研究化学键的性质，一般是用各种化学键模型去衡量它，如果符合离子键模型，就断定其为离子键，如果符合共价键模型，就断定它为共价键。（各种化学键实际上是人们建立的各种化学模型）第二十一章含氧盐大类（一）——硅酸盐类概述Si-O键：既符合共价键模型，也符合离子键模型，因此可以认为它是

7、双重键性的。共价键模型（符合价键理论）：Si的外层电子恰好可以形成sp3杂化轨道，而此轨道的分布特点就是四面体配位的，与[SiO4]是四面体相符合。离子键模型（符合鲍林法则、最紧密堆积原理）：RSi/RO=0.29恰好处于四面体配位范围，与[SiO4]是四面体相符合。但大多数教科书都认为Si-O键为共价键。第二十一章含氧盐大类（一）——硅酸盐类概述M-O键：主要是离子键，因为[SiO4]四面体是一个带负电荷的离子团，骨干外阳离子M大多是易于失去电子的金属阳离子。第二十一章含氧盐大类（一）——硅酸盐类概述5、Si—O

8、键长、键角，Si—O配位形式：1）Si—O—Si中的键长>Si—O—--M中的Si—O键长；2）绝大多数Si—O配位形成的是四面体，[SiO4]四面体连接方式不同会导致Si—O—Si键角发生很大变化。3）如果要形成[SiO6]八面体，则需要：拉长Si－O键，削弱Si－O键，这时需要M－O键强>Si－O键强；（M=P,C）或者：缩短O－O键，这时需要高压。所以