层状结构硅酸盐层状.PPT

解理概念 矿物晶体受力后常沿一定方向的平面破裂，这种性质称为解理。 解理面一般平行于晶体格架中质点最紧密，联结力最强的面。 因为垂直这种面的联结力较弱，晶粒易于平行此面破裂。 解理可以用来区别不同的矿物质，不同的晶质矿物，解理的数目，解理的完善程度和解理的夹角都不同。 [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。 结构与性质的关系： 根据电价规则计算出单网层中O2-的电价是平衡的，即理论上层内是电中性的，所以，高岭石的层间只能靠物理键来结合，这就决定了高岭石也容易解理成片状的小晶体。 但单网层在平行叠放时是水铝石层的OH－与硅氧层的O2-相接触，故层间靠氢键来结合。 由于氢键结合比分子间力强，所以，水分子不易进入单网层之间，晶体不会因为水含量增加而膨胀。 层间氢键较强，可交换阳离子容量低。 （1）石英族晶体的结构 化学组成相同的物质，在不同的热力学条件下形成结构不同的晶体的现象，称为同质多晶现象。 由此所产生的每一种化学组成相同但结构不同的晶体，称为变体。 在自然界还存在这样一种现象，化学组成相似或相近的物质，在相同的热力学条件下，形成的晶体具有相同的结构，这种现象称为类质同晶现象。 这是自然界很多矿物经常共生在一起的根源。例如菱镁矿（MgCO3）和菱铁矿（FeCO3）因其组成接近，结构相同，因而经常共生在一起。 类质同晶对矿物提纯与分离、固溶体的形成及材料改性具有重要意义。 同质多晶转变 根据转变时速度的快慢和晶体结构变化的不同，可将多晶转变分为两类：位移性转变和重建性转变。 位移性转变仅仅是结构畸变，转变前后结构差异小，转变时并不打开任何键或改变最邻近的配位数，只是原子的位置发生少许位移，使次级配位有所改变。 位移性转变也称为高低温性转变。?-石英和?-石英在573℃的晶型转变属于位移性转变。 重建性转变不能简单地通过原子位移来实现，转变前后结构差异大，必须打开原子间的键，形成一个具有新键的结构， 因为打开旧键并重新组成新键需要较大的能量，所以重建性转变的速度很慢。 高温型的变体经常以介稳状态存在于室温条件下。如?-石英和?-磷石英之间的转变。 加入矿化剂可以加速这种转变的进行。 图 多晶转变类型 石英的三个主要变体：?-石英、?-鳞石英和?-方石英结构上的主要差别在于硅氧四面体之间的连接方式不同（见图2-30）。 ?-方石英结构 ?-方石英属立方晶系，空间群Fd3m；晶胞参数a=0.713nm；晶胞分子数Z=8。结构如图2-34所示。 其中Si4+位于晶胞顶点及面心，晶胞内部还有4个Si4+，其位置相当于金刚石中C原子的位置。 它是由交替地指向相反方向的硅氧四面体组成六节环状的硅氧层（不同于层状结构中的硅氧层，该硅氧层内四面体取向的一致的），以3层为一个重复周期在平行于（111）面的方向上平行叠放而形成的架状结构。 叠放时，两平行的硅氧层中的四面体相互错开60o，并以共顶方式对接，共顶的O2-形成对称中心。 图1-44 ?-方石英的结构 ?-鳞石英的结构 ?-鳞石英属六方晶系，空间群P63/mmc；晶胞参数a=0.504nm，c=0.825nm；晶胞分子数Z=4。其结构如图2-33所示。 结构由交替指向相反方向的硅氧四面体组成的六节环状的硅氧层平行于（0001）面叠放而形成架状结构。 平行叠放时，硅氧层中的四面体共顶连接，并且共顶的两个四面体处于镜面对称状态，Si-O-Si键角是1800。 图2-33 ?-鳞石英的结构 下图即为?-方石英、 ?-鳞石英中硅氧四面体的不同连接方式对比： ?-石英的结构 ?-石英属六方晶系，空间群P6422或P6222；晶胞参数a=0.496nm，c=0.545nm；晶胞分子数Z=3。?-石英在（0001）面上的投影如图2-31所示。 结构中每个Si4+周围有4个O2-，空间取向是2个在Si4+上方、2个在其下方。 各四面体中的离子，排列于高度不同的三层面上，最上一层用粗线表示，其次一层用细线表示，最下方一层以虚线表示。 ?-石英结构中存在6次螺旋轴，围绕螺旋轴的Si4+离子，在（0001）面上的投影可连接成正六边形，如图1（a）和1-49（a）所示。 根据螺旋轴的旋转方向不同，?-石英有左形和右形之分，其空间群分别为P6422和P6222。?-石英中Si-O-Si键角为150o。 ?-石英属三方晶系，空间群P3221或P3121；晶胞参数a=0.491nm，c=0.540nm；晶胞分子数Z=3。 ?-石英是?-石英的低温变体，两者之间通过位移性转变实现结构的相互转换。 两结构中的Si4+在（0001）面上的投影示于图A。 在?-石英结构中