1.3硅酸盐晶体结构选读.pptVIP

第三节 硅酸盐晶体结构;;1、无机硅酸盐的结构单元;;;2、无机硅酸盐在空间的结合; 由于氧原子用于键合的是两个具有方向性的轨道，所以[SiO4]4－亚单元之间通常以共顶相连接，偶尔共棱，从不共面 （泡林规则：Si高电价、低配位）;;;;硅酸盐矿物中的水分子 1.吸附水：中性水分子，不参与晶体结构，物理吸附于矿物颗粒表面/缝隙，含量不固定，100 ℃以上逸出 2.结构水：（化合水）以OH－存在，参与晶体结构，占据晶格固定位置，含量比确定，600～1000℃逸出导致结构破坏重组;硅酸盐矿物中的水分子 3.层间水：层状硅酸盐结构层之间，中性水分子，参与晶体结构，含量大范围波动，110 ℃以上大量逸出 Eg. 蒙脱石 层间水含量受交换阳离子及空气潮湿环境影响，吸水膨胀性（层间距↑），水分子逸出，层间距↓;(2) 常见无机硅酸盐的结构形式 ;A、岛状硅酸盐 （1）??连接： 单岛状结构，[SiO4]4－? （2）共用一顶： 双岛状结构，[Si2O7]6－; 在岛状结构硅酸盐中，硅氧四面体相互不连接而各自孤立，以阴离子团的形式存在。处于硅酸盐结构中的正离子起双重作用： (1)、保证电中性 (2)、以离子键间接连接阴离子团;*;三节环（三元环、三方环）;实例：绿柱石 Be3Al2[Si6O18] 六方晶系 [Si6O18]12-六节环;桥氧和非桥氧 [SiO4]之间的共用O2－电价已饱和，不和其他阳离子相配位，该O2－为桥氧 [SiO4]中O2－仅与一个Si4＋相连，尚有剩余电价与其他阳离子相配位，称该O2－为非桥氧;C、链状硅酸盐1.单链状 共用2顶： [Si2O6]4－ ;辉石R2[Si2O6] 硅灰石中[Si3O9];2、双链状硅酸盐 平均共用两个半顶 ? [Si4O11]6－;双链：闪石中[Si4O11]通过一个辉石单链镜面的反映 成双而得 ;链状结构硅酸盐的解理 链状结构硅酸盐中，链上为键合较强的Si-O共价键，不易断裂；链间M-O键合相对较弱，易断裂 因此在受外力作用时，沿链间一定角度解理为柱体或纤维 Eg. 角闪石石棉呈细长纤维状－由于双链结构单元的解理所致;D、层状结构硅酸盐 层状，共用三个顶： [Si4O10]4－; 层状结构硅酸盐的结构单元[SiO4]通过三个桥氧相连，在二维方向无限延伸构成硅氧四面体层 硅氧四面体中非桥氧一般由阳离子以CN＝6相连构成[AlO6]、[MgO6]等八面体 ;层状硅酸盐结构中八面体层和四面体层的连接方式有两种： ;二八面体和三八面体 非桥氧和Al3＋、Mg2＋等阳离子相连构成八面体（4个O、2个OH构成） 二八面体：八面体空隙2/3被金属离子填满/八面体共棱相连，O2－被两个金属阳离子共用 三八面体：八面体空隙全被金属离子填满/八面体共棱相连，O2－被三个金属阳离子共用;杨为中 材料物理化学;杨为中 材料物理化学;层间离子键、分子间力或H键连系 层中离子取代：如：[SiO4]层中部分Si4＋被Al3＋取代；[AlO6]层中部分Al3＋被Mg2＋取代，为平衡结构中多余负电荷，引入低电价、半径大的其他阳离子（如Na＋，K＋）：离子健 [AlO6]层中的取代，结合并不牢固，一定条件下可进行阳离子交换 [SiO4]层中的取代，且量较多，层间产生离子键作用，结合牢固; 层间不同的连接方式决定层状结构硅酸盐的机械性能 ;1.高岭石 1：1型，一层四面体层和一层八面体层沿C轴方向无限重复而成； 两层结构单位在ab平面无限伸展 层间靠氢键相连，易解理；;高龄石结构：单网层、层间氢键; ;同晶置换：四面体中Si4＋被Al3＋或M2+取代，多余负电荷，高岭石带负电 离子取代不易，仅在最外层结构发生 为平衡多余负电荷，层间吸附K、Na、Ca等离子，结合不稳，可与其他离子进行交换 层间氢键较强，可交换阳离子容量低 高岭石层间含水－多水高岭石 c轴伸长 ;2. 叶蜡石－复网层 Al2[Si4O10](OH)2 两层硅氧四面体 一层铝氧八面体 八面体为[AlO4(OH)2] 4个O，2个OH 层间：范氏力：片状解理;3. 复网层：滑石 Mg3(Si4O10)(OH)2 单斜晶系，两层硅氧四面体中间夹一层镁氧（氢氧）三八面体组成 看作叶蜡石中2个Al3+被3个Mg2＋取代， Mg2＋填满全部八面体空隙（三八面体） 八面体层：[MgO4(OH)2]水镁层/水氢氧层 层间