硅酸盐的性质与结构.ppt

关于硅酸盐的性质与结构硅酸盐指的是硅、氧与其它化学元素（主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等）结合而成的化合物的总称。它在地壳中分布极广，是构成多数岩石（如花岗岩）和土壤的主要成分。自然界存在的各种天然硅酸盐矿物约占地壳质量的90%以上。花岗岩猫头鹰墨绿色花岗岩硅酸盐的分布第2页,共16页，星期六，2024年，5月硅酸盐的表示方法硅酸盐的成分大多比较复杂，通常写成氧化物的形式。氧化物的顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水氧化物前系数的确定：除氧元素外，其他的元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数。几种天然硅酸盐的化学式如下：高岭土Al2O3·2SiO2·2H2O白云母K2O·3Al2O3·6SiO2石棉CaO·3MgO·4SiO2正长石K2O·Al2O3·6SiO2第3页,共16页，星期六，2024年，5月硅酸盐的溶解性在硅酸盐中，仅碱金属盐能溶于水。将Na2CO3与SiO2共熔可制得硅酸钠，其透明的浆状溶液称作“水玻璃”，俗称“泡花碱”。与硅酸是多种多种多硅酸的混合物相似，硅酸钠也是多种多硅酸钠的混合物。因而在水玻璃中Na2CO3和SiO2的物质的量不是固定的，它可在一定范围内变动。工业上把水玻璃中SiO2和Na2O的摩尔比称作水玻璃的“模数”。水玻璃是纺织，造纸，制皂，铸造等行业。除碱金属硅酸盐外，其他的硅酸盐均不溶于水。第4页,共16页，星期六，2024年，5月硅酸盐结构的特点a.结构中Si4+间没有直接的键,它们是通过O2-连接起来的;b.结构是以硅氧四面体为结构基础；c.每一个O2-只能连接2个硅氧四面体;d.硅氧四面体只能共顶连接，而不能共棱和共面连接。第5页,共16页，星期六，2024年，5月单聚硅酸根单个的硅氧四面体，其中Si：O=1:4。例如自然界中存在的橄榄石Mg2SiO4就是这种正硅酸盐。SiOOOO正硅酸根SiO44－橄榄石是镁橄榄石（Mg2SiO4）和铁橄榄石（Fe2SiO4）系列的中品种。第6页,共16页，星期六，2024年，5月二聚硅酸根两个硅氧四面体通过共用一个氧原子连结起来，其中Si：O=2:7（1:3.5）。例如自然界中的钪硅石Sc2Si2O7，异极矿Zn4Si2O7(OH)2·H2O焦硅酸根Si2O76－异极矿第7页,共16页，星期六，2024年，5月链聚硅酸根常见有单链和双链两种，具有纤维状结构单链由硅氧四面体连结成无限长的链，相邻两个硅氧四面体共用1个氧原子。在无限长的链聚硅酸根中Si：O=1:3。通式为SinO3n+1,带2n+2个负电荷。[SinO3n+1](2n+2)－第8页,共16页，星期六，2024年，5月双链犹如两个单链相互联结而成。其中Si：O=4:11.阴离子硅酸根链之间分布着带正电的金属离子，靠静电引力使链结合在一起。第9页,共16页，星期六，2024年，5月石棉石棉又称“石绵”，指具有高抗张强度、高挠性、耐化学和热侵蚀、电绝缘和具有可纺性的硅酸盐类矿物产品。它是天然的纤维状的硅酸盐类类矿物质的总称。石棉由纤维束组成，而纤维束又由很长很细的能相互分离的纤维组成。石棉具有高度耐火性、电绝缘性和绝热性，是重要的防火、绝缘和保温材料。不同种类的石棉，物理机械性质和化学性质也都不同。石棉纤维长度一般为3～50毫米，也有较长的。中国发现最长的石棉纤维达2.18米，是目前世界上最长的。第10页,共16页，星期六，2024年，5月蓝石棉温石棉第11页,共16页，星期六，2024年，5月片状聚硅酸根每一个硅氧四面体通过共用3个氧原子分别与邻近3个硅氧四面体连结，形成片层状结构，片层之间靠金属离子的静电引力结合在一起，如云母。云母KMg3(OH)2Si3AlO10第12页,共16页，星期六，2024年，5月网络状聚硅酸根网络状聚硅酸根：硅氧四面休间通过共用4个氧原子而组成各种三维网络结构。如果在某个硅氧四面体中有铝原子代替了硅原子，形成的铝硅酸根网络骨架中就带了负电荷，因此在骨架的空隙中必须有平衡骨架负电荷的阳离子存在。如用作催化剂或催化剂载体的沸石分子筛。第13页,共16页，星期六，2024年，5月分子筛——合成铝硅酸盐