第十章 硅酸盐矿物.docx
《第十章 硅酸盐矿物.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第十章 硅酸盐矿物.docx（7页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
第十章硅酸盐矿物
第十章硅酸盐矿物
硅酸盐晶体结构种类很多，它们是构成地壳的主要矿物，也是水泥、陶瓷、玻璃、耐火材料等硅酸盐工业的主要原料，学习并掌握它们的晶体结构特点，对于理解硅酸盐矿物结构与性能的关系，合理的选择原料，都具有重要意义。
l硅酸盐晶体的写法：
i氧化物法：
把构成硅酸盐的演化物按价数依次写出
如：
钾长石：
K
2O·Al
2O
3·6SiO
2简式：
KAS
6
钠长石：
Na
2O·Al
2O
3·6SiO
2简式：
NAS
6
镁橄榄石：
2MgO·SiO
2简式：
M
2S
ii无机络盐法：
按络阴离子来写
如：
钾长石：
K
2Al
2Si
6O
16→KAlSi
3O
8
第一节硅酸盐晶体结构分类
一、硅酸盐晶体结构的特点
1、每个Si4+存在于4个O2-为顶点的四面体中心，构成[SiO
4]四面体，它是硅酸盐晶体结构的基础，叫硅氧骨干。
2、硅氧四面体的顶点的O2-最多为两个[SiO
4]四面体所共用。
3、两个临近的[SiO
4]四面体之间只以共顶形式连接。
4、当O/Si≥4时，[SiO
4]四面体趋向于不共用任何顶点。
5、每种晶体中只有一种硅氧骨干。
6、若Al3+为四配位，[AlO
4]四面体和[SiO
4]四面体共同组成铝硅氧骨干；若Al3+为六配位，则Al3+位于硅氧骨干之外。
*利用鲍林规则来分析：
1.根据鲍林第一规则，硅酸盐晶体中存在[SiO
4]四面体，键型为共价键与离子键的过渡型键。
2.根据鲍林第二规则，
Si=4/4=1Wo=2=1*i
∴i=2，即[SiO
4]顶角的O2-最多能为两个[SiO
4]所公用。
3.根据鲍林第三规则，两个[SiO
4]之间最多只能共用一个顶点。
4.根据鲍林第四规则，当O/Si≥4时，两个[SiO
4]倾向于互不相连。
5.根据鲍林第五规则，晶体中只能有一种硅氧骨干类型。
*硅酸盐晶体中Al3+的存在方式
[AlO
6]八面体：
Al3+只能在硅氧骨干外，无法取代[SiO
4]
[AlO
4]四面体：
Al3+可以取代Si4+，形成硅铝氧骨干，称为铝硅酸盐。
二.硅酸盐晶体结构的分类
1.岛状结构
[SiO
4]四面体孤立存在，四面体之间互不连接，不共用任何顶点，而由其它金属离子连接。
氧硅比为4。
2.组群状结构
[SiO
4]四面体以两个、三个、四个或六个通过共用O2-来构成一个[SiO
4]四面体群，这些四面体群之间通过其它金属离子连接。
其中连接两个[SiO
4]四面体之间的O2-叫桥氧（非活性氧），其余的O2-叫非桥氧（活性氧）。
双四面体氧硅比为3.5。
环状结构氧硅比为3。
3、链状结构：
[SiO
4]四面体通过共用顶点构成了在一维方向无限延伸的链。
单链：
氧硅比为3。
双链：
氧硅比为2.75。
4.层状结构
[SiO
4]四面体通过三个共用O2-在二维平面内延伸成一个[SiO
4]四面体层，在层中[SiO
4]四面体间构成一个六元环，[SiO
4]中的活性氧都指向同一个方向。
氧硅比为2.5。
5.架状结构
每个[SiO
4]四面体的O2-都是共用O2-，通过四个桥氧在三维空间形成架状结构。
氧硅比为2。
结论：
随O/Si↓，[SiO
4]连接程度↑，[SiO
4]四面体连接由点→体。
第二节硅酸盐晶体结构举例
1.镁橄榄石Mg
2[SiO
4]（岛状）
（1）由[MgO
6]八面体和[SiO
4]四面体堆积而成。
（2）O2-做近似的六方最紧密堆积，Mg2+填充一半的八面体空隙，Si4+填充1/8的四面体空隙。
（3）每个O2-是一个[SiO
4]和三个[MgO
6]的共用顶点
∵W
02-=2=∑Si
在[SiO
4]中：
Si=4/4=1，在[MgO
6]中：
Si=2/6=1/3
∴∑Si=1+1/3*3=2=W
02-
2.层状结构的硅酸盐晶体
八面体层的种类：
iMg（OH）
2：
水镁石——三八面体型（三个八面体共用一个顶点）iiAl（OH）
3：
水铝石——二八面体型（二个八面体共用一个顶点）l四面体层与八面体层的组合方式：
i双层型（单网层型）
ii三层型（复网层型）
l层状典型矿物：
（1）高岭石（Al
2O
3·2SiO
2·2H
2O），即Al
4[Si
4O
10]（OH）
8
结构：
双层型二八面体型。
一层[SiO
4]四面体和一层[AlO
6]八面体相连。
在[AlO
6]八面体中，每个Al3+和四个OH-及两个O2-离子相连，在二维平面内形成层状结构。
层间为氢键结合。
（2）滑石（3MgO
4·SiO
2·H
2O），即Mg
3[Si
4O
10]（OH）
2
结构：
三层型、三八面体型。
三个Mg2+共用一个O2-形成三八面体。
两层[SiO4]四面体中间夹一层水镁层（镁氧三八面体层）。
层间结合力为范氏键。
（3）叶蜡石（Al
2O
3·4SiO
2·H
2O），即Al
2[Si
4O
10]（OH）
2
结构：
三层型、二八面体型。
2个Al3+共用一个O2-形成二八面体。
层间结合力为范氏键。
（4）蒙脱石（微晶高岭石）
结构：
在叶蜡石的水镁层中发生晶格置换（1/3的Al3+被Mg2+或其它低价离子进行1：
1置换），复网层带负电，复网层间产生斥力，为平衡电荷，在复网层间进入其它低价正离子（如Na+），正离子是水化的，靠复网层中八面体中的晶格置换造成的负价吸引，所以吸引力小，自由水可以自由出入，则C轴间距随水含量的多少而变化。
（5）白云母：
KAl
2[（AlSi
3）O
10]（OH）
2
结构：
在叶蜡石基础上发生晶格置换（在四面体中1/4的Si4+被Al3+所置换，其中Al3+为四配位），复网层带负电，为平衡电荷，复网层间进入低价阳离子K+，K+处于两个相对氧面的六角边网眼中，吸引力较大，可认为参与结构。
（6）伊利石（水云母）：
云母类矿物经风化得到。
结构：
在叶蜡石基础上发生晶格置换（八面体层中和四面体层都有置换1/6的Si4+被Al3+所置换，以硅氧层置换为主），为平衡电价，层间进入低价正离子K+，K+填充于两个相对氧面的六角边网眼中，相当于形成配位数为12的K-O配位多面体。
与蒙脱石相比，伊利石复网层带负电严重，但复网层间的结合力较蒙脱石大，阳离子不易被交换，分散性不太好。
3.SiO
2的各种晶型
α-石英、β-石英
α-鳞石英、β-鳞石英、γ-鳞石英
α-方石英、β-方石英
4.长石（铝硅酸盐）：
架状结构
钾长石：
K[AlSi
3O
8]
钠长石：
Na[AlSi
3O
8]
钙长石：
Ca[Al
2Si
2O
8]
钡长石：
Ba[Al
2Si
2O
8]
*长石与石英的区别：
（1）石英[SiO
4]组成的硅氧骨干，长石[[SiO
4]、[AlO
4]组成硅铝氧骨干；
（2）硅氧骨干不带电，硅铝氧骨干带负电；
（3）石英的骨架孔穴中无其它正离子，为平衡电荷，长石骨架孔穴中含其它正离子。
升级会员 