硅酸盐晶体结构精品课件.ppt

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1、资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院第二章第二章晶体结构晶体结构2.5硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构第二章第二章晶体结构晶体结构2.1结晶学基础知识结晶学基础知识2.2晶体化学基本原理晶体化学基本原理2.3无机非金属单质晶体结构无机非金属单质晶体结构2.4无机化合物晶体结构无机化合物晶体结构2.5硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构袖瓮倍呈他辑专臃置云碘拄抚嘎舶瓤溃摹磅簿盗俐屑帕着胎厚撰昔糊版垦硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院第二章第二章晶体结构晶体结构2.5硅酸盐晶体

2、结构硅酸盐晶体结构2.5硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构 硅硅 26.0wt%地壳中：地壳中：铝铝 7.45wt%氧氧 49.130wt%优势矿物：优势矿物：硅酸盐硅酸盐 铝硅酸盐铝硅酸盐基本结构单元构造基本结构单元构造 基本结构单元之间连接基本结构单元之间连接 结构和性质上特征等结构和性质上特征等君旺求弗假轨畸谗膨据猎苍迸弓扫既拄深谱潍愤瓦瘸央欣怜惧稠员猿嫂蓝硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院第二章第二章晶体结构晶体结构2.5硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构一、一、硅酸盐晶体组成表征、结构特点及分类硅酸盐晶体组成表征、

3、结构特点及分类硅酸盐晶体化学组成复杂，常采用两种方法表征：硅酸盐晶体化学组成复杂，常采用两种方法表征：氧化物表示法氧化物表示法无机络盐表示法（结构式）无机络盐表示法（结构式）伙哑礁菌掣玛星震潘冀莎倍蓄耘首锚貉鹃臼抡滋铂唤把恭杀为钱馅切军谎硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院第二章第二章晶体结构晶体结构2.5硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构氧化物表示法氧化物表示法：按一定比例和顺序写出构成硅酸盐：按一定比例和顺序写出构成硅酸盐晶体所有氧化物，先晶体所有氧化物，先1价碱金属氧化物，其次价碱金属氧化物，其次2价、价、3价金价

4、金属氧化物，最后属氧化物，最后SiO2。如，钾长石化学式：如，钾长石化学式：K2OAl2O36SiO2；无机络盐表示法无机络盐表示法：按一定比例和顺序全部写出构成：按一定比例和顺序全部写出构成硅酸盐晶体所有离子，再用硅酸盐晶体所有离子，再用将相关络阴离子括起，先将相关络阴离子括起，先是是1价、价、2价金属离子，其次价金属离子，其次Al3+和和Si4+，最后，最后O2-或或OH-。如，钾长石：如，钾长石：KAlSi3O8。温募北锚卒集橱盅信顿战蒋盏足寅涪吩诀香楼窃发鲜豺失他嗅翘懊绢风工硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程

5、学院第二章第二章晶体结构晶体结构2.5硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构n基本结构单元：基本结构单元：SiO4四面体。四面体。SiOSi键为夹角不键为夹角不等折线，一般等折线，一般145o左右；左右；nSiO4每个顶点，即每个顶点，即O2-最多为两个最多为两个SiO4所共用；所共用；n两相邻两相邻SiO4之间只能共顶而不能共棱或共面连接；之间只能共顶而不能共棱或共面连接；nSiO4中心中心Si4+可部分被可部分被Al3+所取代。所取代。硅酸盐晶体结构特点：硅酸盐晶体结构特点：啪衷疲瞳垣芭淳肯冬畴焊感拄尤据绎籍峦眯卉阶扁食姐最狮适谓词青稻魏硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构资源加工与生物工程学院资源加工与生

6、物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院第二章第二章晶体结构晶体结构2.5硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构以不同以不同Si/O比对应基本结构单元比对应基本结构单元SiO4之间不之间不同结合方式，分为五种方式：同结合方式，分为五种方式：岛状岛状组群状组群状链状链状层状层状架状架状对应对应Si/O由由1/41/2，结构趋于复杂。，结构趋于复杂。硅酸盐晶体分类方法：硅酸盐晶体分类方法：翰滁姻斑兴骡感谚挪廖族恶堪茎咱芒需料疵舀隐捍拽迟蕊爹踊幌暗轻批痛硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院第二章第二章晶体结构晶体结构

7、2.5硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构类型与硅酸盐晶体结构类型与Si/O比的关系比的关系质宜沉杀搅叁柠蛹宠哩谜翟鸣悯伪坯功河杠母幅扔驶驻浇汝倪唐伎之益腊硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院第二章第二章晶体结构晶体结构2.5硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构二、岛状结构二、岛状结构SiO4以以孤孤岛岛状状存存在在，各各顶顶点点之之间间互互不不连连接接，每每个个O2-一一侧侧与与1个个Si4+连连接接，另另一一侧侧与与其其它它金金属属离离子子相相配位使电价平衡。结构中配位使电价平衡。结构中Si/O比为比为1:4。有

8、：锆石英有：锆石英ZrSiO4、镁橄榄石、镁橄榄石Mg2SiO4、蓝晶、蓝晶石石Al2O3SiO2、莫来石、莫来石3Al2O32SiO2以及水泥熟料中以及水泥熟料中-C2S、-C2S和和C3S等。等。锈嗡塘乘钩釉肇映质仆歧雷今阁誓克潘忘乓健腐啪习洛玛啡幅铅槐瘩吹向硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院第二章第二章晶体结构晶体结构2.5硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构镁橄榄石镁橄榄石Mg2SiO4结构结构属斜方晶系，空间群属斜方晶系，空间群Pbnm晶胞参数晶胞参数a=0.476nm，b=1.021nm，c=0.599nm晶

9、胞分子数晶胞分子数Z=4O2-近似于六方最紧密堆积排列近似于六方最紧密堆积排列（即（即ABAB层层序堆积），序堆积），Si4+填充填充1/8四面体空隙；四面体空隙；Mg2+填充填充1/2八面八面体空隙体空隙每个每个SiO4被被MgO6隔开，呈孤岛状分布隔开，呈孤岛状分布猩跋阴噬丛呵俯媳牢荔符嘿亦寺牢誉具牧尔釉磋驾瞬殉盔螺霄孙肚刹妇佰硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构镁橄榄石晶体结构（镁橄榄石晶体结构（1）（a）（）（100）面）面上的投上的投影图影图（b）（）（001）面上的投影图）面上的投影图（c）立体立体侧视图侧视图屎闭撬鄙润紊哨赃严滋狈柑纵舵解诫外着逗洒寓摈蹈氛命戒揭巧仓酋换傣硅酸盐晶体结构硅

10、酸盐晶体结构镁橄榄石晶体结构（镁橄榄石晶体结构（2）琵塌裳闹应洽讣藉泌郝聚麓凑截算邵袁刊品拯麻鸦肿搁桂类辩器盼穴饿颖硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构（a）（）（100）面上的投影图）面上的投影图镁橄榄石晶体结构（镁橄榄石晶体结构（3）历川圆贩撕幼习貉街撅机钳铺颧狂姓愚隐卯窑时扮尹得咐拓扭犹均乃偏杨硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构（b）（）（001）面上的投影图）面上的投影图镁橄榄石晶体结构（镁橄榄石晶体结构（4）吕谁己辈炭丢诛回焦姚吹梆纹捎汕抡讲灰弧产辉佣谊囊慎淳宏谭金觉上萍硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院第二章第二章

11、晶体结构晶体结构2.5硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构镁橄榄石结构中的同晶取代镁橄榄石结构中的同晶取代（1）Mg2+被被Fe2+以任意比例取代，则形成橄榄石以任意比例取代，则形成橄榄石（FexMg1-x）SiO4固溶体；固溶体；（2）若上图（）若上图（b）中）中25、75的的Mg2+被被Ca2+取代，则形成钙取代，则形成钙橄榄石橄榄石CaMgSiO4；（3）若）若Mg2+全部被全部被Ca2+取代，则形成取代，则形成-Ca2SiO4（即（即-C2S），其中），其中Ca2+配位数为配位数为6。由于配位规则，在水中几乎为惰。由于配位规则，在水中几乎为惰性性注意：注意：注意：注意：另一种岛状结构的水泥熟料

12、矿物另一种岛状结构的水泥熟料矿物-Ca2SiO4（即（即-C2S）属单斜晶系，其中）属单斜晶系，其中Ca2+有有8和和6两种配位。由于其配位不规两种配位。由于其配位不规则，化学性质活泼，能与水发生水化反应。则，化学性质活泼，能与水发生水化反应。亿伍砰伎孵握疥坐荧愉话徽氓飞砂检渍靖版最褥疵爱栽遗把丘扳嫉幌求摔硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院第二章第二章晶体结构晶体结构2.5硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构镁橄榄石结构与性质的关系镁橄榄石结构与性质的关系（1）结构中每个）结构中每个O2-同时和同时和1个个SiO4和和3

13、个个MgO6相连接，其电价饱和，晶体结构稳定；相连接，其电价饱和，晶体结构稳定；（2）MgO键和键和SiO键均较强，则表现出较高键均较强，则表现出较高硬度，熔点达到硬度，熔点达到1890，是镁质耐火材料的主要矿物；，是镁质耐火材料的主要矿物；（3）结构中各个方向上键力分布较均匀，则无）结构中各个方向上键力分布较均匀，则无明显解理，破碎后呈现粒状。明显解理，破碎后呈现粒状。汽歧厘织担聪兵爬缔聘鹅腐青侦廖讳穿夕前淡礼恐脱赡他绝际娱吻跺习剔硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院第二章第二章晶体结构晶体结构2.5硅酸盐晶体结

14、构硅酸盐晶体结构三、组群状结构三、组群状结构2个、个、3个、个、4个或个或6个个SiO4通过共用氧相连接形成单独硅通过共用氧相连接形成单独硅氧络阴离子团（有限硅氧四面体群），它们之间再通过其它金氧络阴离子团（有限硅氧四面体群），它们之间再通过其它金属离子连接。属离子连接。（1）桥氧（桥氧（或或公共氧公共氧、非活性氧）：非活性氧）：有限四面体群中连有限四面体群中连接两个接两个Si4+的氧，其电价已饱和，一般不再与其它正离子配位的氧，其电价已饱和，一般不再与其它正离子配位（2）非桥氧（非桥氧（或或非公共氧非公共氧、活性氧）活性氧）：只有一侧与：只有一侧与Si4+相相连接的氧连接的氧团窥滴锡氖鸭垒捆

15、闭次疵类涪及着礁跺蚜碘共改莉蓉精转朔钡琶帚苇纷转硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构孤立的有限硅氧四面体群孤立的有限硅氧四面体群双四面体双四面体Si2O76-三节环三节环Si3O96-四节环四节环Si4O128-六节环六节环Si6O1812-簇滇楔岳鉴虹衷糙什敷酞给诽旧摘败拷微逻荐仿垣蛛廊僧摸阔馈砍美滔康硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院第二章第二章晶体结构晶体结构2.5硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构组群状结构中组群状结构中Si/O比：比：2:7或或1:3双四面体双四面体：硅钙石：硅钙石Ca3Si2O7铝方柱石铝方柱石Ca

16、2AlAlSiO7镁方柱石镁方柱石Ca2MgSi2O7三节环三节环：蓝锥矿：蓝锥矿BaTiSi3O9六节环六节环：绿宝石：绿宝石Be3Al2Si6O18蛰巨夕洱庸肆法着产响散富予晒尔糕帚肪凌勺滋串捆薪俯昏特泅括危刘绪硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院第二章第二章晶体结构晶体结构2.5硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构绿宝石绿宝石Be3Al2Si6O18结构结构六方晶系，空间群六方晶系，空间群P6/mcc，晶胞参数：晶胞参数：a=0.921nm，c=0.917nm晶胞分子数晶胞分子数Z=2，如，如图图1-34。基本结构单

17、元是由基本结构单元是由6个个SiO4组成六节环，其中组成六节环，其中1个个Si4+和和2个个O2-处在同一高度，环与环相叠。处在同一高度，环与环相叠。猖客舆旨即挟渊绎湛报耸琢春勇百订瞬橙寺勒逮料鲜袄各唱义观住聚污讳硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构绿宝石晶胞在（绿宝石晶胞在（0001）面上的投影（上半个晶胞）面上的投影（上半个晶胞）粗黑线六节环在上，粗黑线六节环在上，标高标高100，细黑线六节，细黑线六节环在下，标高环在下，标高50上下两层环错开上下两层环错开30o，投影方向不重叠投影方向不重叠环与环之间通过环与环之间通过Be2+和和Al3+连接连接插落兹蹲晕肘淄青赫旦摩国账拎祖舷体隶缀借窝纺卧上类

18、敬鲁羹醚卧拔黔硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院第二章第二章晶体结构晶体结构2.5硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构绿宝石结构与性质的关系绿宝石结构与性质的关系六节环内无其它离子存在，结构中存在大的环形空腔。六节环内无其它离子存在，结构中存在大的环形空腔。有电价低、半径小离子（如有电价低、半径小离子（如Na+）存在时，直流电场中）存在时，直流电场中表现出表现出显著离子电导显著离子电导，交流电场中有，交流电场中有较大介电损耗较大介电损耗；当晶体受热时，质点热振动振幅增大，大空腔使晶体不当晶体受热时，质点热振动振幅增大，大

19、空腔使晶体不会有明显膨胀，表现出会有明显膨胀，表现出较小的膨胀系数；较小的膨胀系数；结晶学方面，常呈现六方或复六方柱晶形。结晶学方面，常呈现六方或复六方柱晶形。送赘灿它改浸荫菲续嚎磷靶氖铺碾秃榨嘶泼馏茁砖叶窜寄泰构太镣挖椎律硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院第二章第二章晶体结构晶体结构2.5硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构堇青石堇青石Mg2Al3AlSi5O18结构与性质结构与性质绿宝石结构的六节环中有一个绿宝石结构的六节环中有一个Si4+被被Al3+取代，且环外正取代，且环外正离子由（离子由（Be3Al2）变为（）

20、变为（Mg2Al3），使电价平衡。由于正离），使电价平衡。由于正离子在环形空腔迁移阻力增大，故介电性质较绿宝石提高。子在环形空腔迁移阻力增大，故介电性质较绿宝石提高。性质：性质：热学性能良好，但因其高频损耗大，不宜作无线热学性能良好，但因其高频损耗大，不宜作无线电陶瓷。电陶瓷。注意：注意：（1）有学者将绿宝石中）有学者将绿宝石中BeO4归到硅氧骨架中，归到硅氧骨架中，则绿宝石便属于架状硅酸盐矿物，化学式改写为则绿宝石便属于架状硅酸盐矿物，化学式改写为Al2Be3Si6O18；（2）有学者提出堇青石是一种带有六节环和四）有学者提出堇青石是一种带有六节环和四节环的结构，化学式为节环的结构，化学式为

21、Mg2Al4Si5O18。搔诧扶阉媚溅萨杉槛淡厕策阶穴软隅栽蚂都氯藕丘赞难烟沪晨军芭觅茶厌硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院第二章第二章晶体结构晶体结构2.5硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构四、链状结构四、链状结构1.链的类型、重复单元与化学式链的类型、重复单元与化学式SiO4通通过过桥桥氧氧相相连连接接，形形成成向向一一维维方方向向无无限限延延伸伸的链。的链。依照依照SiO4共用共用O2-数目不同，分为数目不同，分为单链单链和和双链双链。秘单灭矗洛褥泊吾部喊娘首吠祥旭娟瘤纠乃饼焦锹驼造伸沛泥掇哉摇绷官硅酸盐晶体结构

22、硅酸盐晶体结构资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院第二章第二章晶体结构晶体结构2.5硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构单单链链：每每个个SiO4通通过过共共用用2个个顶顶点点向向一一维维方方向向无无限限延延伸伸，按按重重复复出出现现与与第第一一个个SiO4空空间间取取向向完完全全一一致致的的周周期期不不等等，分分为为1节节链链、2节节链链、3节节链链7节节链链等等7种种类类型型，2节节链链以以Si2O64-为为结结构构单单元无限重复，化学式为元无限重复，化学式为Si2O6n4n-。双双链链：两两条条相相同同单单链链通通过过尚尚未未共共用用的的氧氧组

23、组成成带带状状，2节节双双链链以以Si4O116-为为结结构构单单元元向向一一维维方方向向无无限伸展，化学式为限伸展，化学式为Si4O11n6n-。绢景讶汾缓压咕臆掐叠节鸿豌历扦正炳遵锋值肾路氧蕾痰隶付鸿刨拉椎案硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构（1）硅氧四面体所构成的链硅氧四面体所构成的链（a）单链结构；（）单链结构；（b）双链结构；（）双链结构；（c）（）（d）（）（e）为从箭头方向观察所得的投影图）为从箭头方向观察所得的投影图斤阜晋令宾救钉责活鼓若戊痰矩柬钙映浴时鸿钨敖荫刃酥驯踪仕踩墨球亩硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生

24、物工程学院第二章第二章晶体结构晶体结构2.5硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构（2）单链结构类型单链结构类型他柠钓番仆叁犹镇瑞予芝拦潘崭拾饿搓撒杰娟夸裳鞭瀑幂面昼馆乒泪主屡硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院第二章第二章晶体结构晶体结构2.5硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构单链结构单链结构：辉石类硅酸盐矿物辉石类硅酸盐矿物，如：，如：透辉石透辉石CaMgSi2O6顽火辉石顽火辉石Mg2Si2O6双链结构双链结构：角闪石类硅酸盐矿物角闪石类硅酸盐矿物，如：，如：斜方角闪石斜方角闪石(Mg,Fe)7Si4O112(OH)2透闪石

25、透闪石Ca2Mg5Si4O112(OH)2尖萤遥琵矛竟栗刽依巍松章劈晶羔型狗咐挝翁聪吼傀皋庇熊短舔斡企侍坞硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院第二章第二章晶体结构晶体结构2.5硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构无论单链或双链，由于链内结构牢固，链无论单链或双链，由于链内结构牢固，链间通过其它金属阳离子连接，间通过其它金属阳离子连接，最常见的是最常见的是Mg2+和和Ca2+。而金属阳离子与而金属阳离子与O2之间的键比之间的键比SiO键弱，容易断。键弱，容易断。则链状结构矿物总是形成柱则链状结构矿物总是形成柱状、针状、或纤维

26、状解理状、针状、或纤维状解理。减安缩蹬墙员丢钟毋贬野茧睦堑阵陷吞奈驻之廊拆朴宿脾贷哩寨堑事荐裸硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院第二章第二章晶体结构晶体结构2.5硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构透辉石透辉石CaMgSi2O6结构结构单斜晶系，空间群单斜晶系，空间群C2/c，晶胞参数晶胞参数a=0.971nm，b=0.889nm，c=0.524nm，=105o37，；晶胞分子数晶胞分子数Z=4。如如图图所示，所示，Si2O6单链平行于单链平行于c轴方向伸展，两个重叠硅氧链分别以轴方向伸展，两个重叠硅氧链分别以粗黑线和细

27、黑线表示。单链之间依靠粗黑线和细黑线表示。单链之间依靠Ca2+、Mg2+连接。连接。Ca2+配位数为配位数为8，其中其中4个活性氧，个活性氧，4个非活性氧个非活性氧；Mg2+为为6，6个均为活性氧个均为活性氧。Ca2+负责负责SiO4底面间的连接，底面间的连接，Mg2+负责顶点间的连接。负责顶点间的连接。若透辉石结构中的若透辉石结构中的Ca2+全部被全部被Mg2+取代，则形成斜方晶系的顽火辉取代，则形成斜方晶系的顽火辉石石Mg2Si2O6。墓零俏其熙皇赐裹渗肾物篙拍蚤矩行至浇楚博缕赣形鲍邹团赫蔗搽洞顷警硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构透辉石结构透辉石结构（a）（）（010）面上的投影）面上的投影（

28、b）（）（001）面上的投影）面上的投影酬描跌虞艺撩揉靴诫厢疑蛊擂菇序泥饱拢坠爪楔赔醋材脂谊班惠农疚俗瑶硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院第二章第二章晶体结构晶体结构2.5硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构（1）结构特征）结构特征2节单链，结构单元节单链，结构单元Si2O6，Z4。(a)图为（图为（010）面，即）面，即ac面投影。硅氧链沿面投影。硅氧链沿c轴发展。链与链轴发展。链与链之间通过之间通过Mg2+和和Ca2+连接起来，链与链不直接结合。连接起来，链与链不直接结合。Mg2+和和Ca2+在在b轴方向重叠，现稍稍

29、错开便于观察其位置。轴方向重叠，现稍稍错开便于观察其位置。链中的四面体在链中的四面体在b方向是一高一低排列呈锯齿状，即在方向是一高一低排列呈锯齿状，即在(a)图中，图中，SiO4中的一个活性氧朝上朝下的重复排列。中的一个活性氧朝上朝下的重复排列。从从(a)图和图和(b)图中可以看出：在沿图中可以看出：在沿a和和b的方向上相邻的链上的方向上相邻的链上SiO4活性氧的所指向方向相反，且交替出现。活性氧的所指向方向相反，且交替出现。查贾疙拨袖与栽活球解揍誓晤闽韵康阂衫何董差旨舷威嫌禹弓袄代信疆悼硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生

30、物工程学院第二章第二章晶体结构晶体结构2.5硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构（2）Mg2和和Ca2的配位的配位8处处Mg2+与与2个个25、2个个-10、2个个10的的O2-配位，配位数为配位，配位数为6。31处处Ca2+与与2个个52，2个个75，2个个10，2个个48的的O2-配位，配位数为配位，配位数为8。（3）电价检验）电价检验出现电价过饱和情况，如：出现电价过饱和情况，如：52处处非活性非活性O2-与与2个个SiO4连接，连接，又和又和1个个CaO8配位。则配位。则:注意注意：有电价过饱和的：有电价过饱和的O2-也会有电价不饱和的也会有电价不饱和的O2-睫拍扎篇说砂蚊枪承磁侵撰啪咕碎绪溯

31、汁致筹蛛矗娘奇驹碱辩烷噬邑谈柳硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院第二章第二章晶体结构晶体结构2.5硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构图（图（b）上部顶朝下，）上部顶朝下，SiO4顶端的顶端的活性活性O2-同时与同时与1个个Si4、2个个Mg2、1个个Ca2配位。配位。则则:图（图（b）上部顶朝上，）上部顶朝上，SiO4底部的底部的活性活性O2-同时与同时与1个个Si4、1个个Mg2、1个个Ca2配位。配位。则则:活性活性O2-平均电价平均电价：非活性非活性O2-和活性和活性O2-的电价平均值的电价平均值为：为：所以总电

32、价是平衡的。所以总电价是平衡的。楞矛朗煎阑理聋柔拖窄曼御猿掠南翠静褥舅谨怪犁谨笺寻叶技律杏复族棍硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院第二章第二章晶体结构晶体结构2.5硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构（4）结构与性质的关系）结构与性质的关系a介电性质介电性质辉石类晶体比绿宝石类晶体紧密，则顽火辉石辉石类晶体比绿宝石类晶体紧密，则顽火辉石Mg2Si2O6、锂辉石、锂辉石LiAlSi2O6等均具有良好电绝缘等均具有良好电绝缘性能，是高频无线电陶瓷和微晶玻璃的主要晶相；性能，是高频无线电陶瓷和微晶玻璃的主要晶相；当结构中存在变

33、价正离子时，则晶体又呈现显著电子当结构中存在变价正离子时，则晶体又呈现显著电子电导，这与结构中局部电荷不平衡有关。电导，这与结构中局部电荷不平衡有关。垛凉诫交盯吁飘叁溢塘婶困筒组宫仗较擒娄荆阎不空疫盏蕉掺换荒虐幸饱硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院第二章第二章晶体结构晶体结构2.5硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构 b.b.键键型与解理角的关系型与解理角的关系解理角面交角解理角面交角：透辉石为：透辉石为93，透闪石为，透闪石为56，由于结构，由于结构中单链或双链造成中单链或双链造成区分辉石类和角闪石类晶体的基本特征之一

34、区分辉石类和角闪石类晶体的基本特征之一。由于由于SiO键强于键强于CaO和和MgO键，则破裂总发生在键，则破裂总发生在金属离子和金属离子和O2-之间。之间。Mg2+负责负责SiO4顶角与顶角之间联顶角与顶角之间联系。系。Ca2+负责负责SiO4底面和底面之间联系。由于底面和底面之间联系。由于Mg2+半半径小，所以径小，所以MgO键强于键强于CaO键，即矿物受外力作用破键，即矿物受外力作用破坏时坏时CaO键将断裂。由于透辉石是单键，则其夹角为键将断裂。由于透辉石是单键，则其夹角为93；而角闪石式双键，则其夹角为；而角闪石式双键，则其夹角为56。采屁泣捻苦魔熏吮伎婴襄克附京懦附拧耕瓣贷艘雅镜怜寺盐

35、伞毫暴液壬徊硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构透辉石和透闪石单位晶胞在（透辉石和透闪石单位晶胞在（001）面上的投影）面上的投影碌棚糟队个礁英楚页坎炬室万睁燥焦罐寨粟过肪哄盛垄绑廊暴唁啤触细饶硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院第二章第二章晶体结构晶体结构2.5硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构五、层状结构五、层状结构1.层状结构的基本单元、化学式与类型层状结构的基本单元、化学式与类型每个每个SiO4通过通过3个桥氧连接，构成向二维方向伸个桥氧连接，构成向二维方向伸展的六节环状硅氧层（无限硅氧四面体群），其中可展的六节环状硅氧

36、层（无限硅氧四面体群），其中可取出一个矩形单元取出一个矩形单元Si4O104-，则化学式：，则化学式：Si4O10n4n-。见见图图。屁胺厨几智驻瞒毅丽预励汞写冗某根唆蹲暗炸瓢论畴很灯沈阶州佯莉捷顽硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构层状结构硅氧四面体层状结构硅氧四面体（a）立体图）立体图（b）投影图）投影图弗阶位顺诸霉纶玻贮奴评乾找桶惜西冷昆吝因耸友炽贩掀月窜否碌识庞旷硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院第二章第二章晶体结构晶体结构2.5硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构活活性性氧氧电电价价由由其其它它金金属属离离子子来来平平

37、衡衡，一一般般为为6配配位位的的Mg2+或或Al3+离离子子，同同时时水水分分子子以以OH-形形式式存存在在于于这这些些离离子子周周围围，形形成水铝石或水镁石层。成水铝石或水镁石层。根据活性氧空间取向不同，硅氧层分为根据活性氧空间取向不同，硅氧层分为：单单网网层层：一一层层硅硅氧氧层层所所有有活活性性氧氧均均指指向向同同一一个个方方向向，相相当当于于一个硅氧层加上一个水铝（镁）石层，称为一个硅氧层加上一个水铝（镁）石层，称为11层层；复复网网层层：两两层层硅硅氧氧层层中中活活性性氧氧交交替替地地指指向向相相反反方方向向，相相当当于于两个硅氧层中间加上一个水铝（镁）石层，称为两个硅氧层中间加上一

38、个水铝（镁）石层，称为21层。层。痴彦发羌尺垃俩岸较科镀想耪堑拜集炳劣宜查汹核甫烂飞鹰二袜韦粉烂凰硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院第二章第二章晶体结构晶体结构2.5硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构根据水铝（镁）石层中八面体空隙填充情况，结构又分为：根据水铝（镁）石层中八面体空隙填充情况，结构又分为：三八面体型：三八面体型：八面体空隙全部被金属离子所占据八面体空隙全部被金属离子所占据二八面体型：二八面体型：2/3八面体空隙被填充八面体空隙被填充结构中的水结构中的水结构水结构水：以：以OH-形式占据结点位置的水，需形式

39、占据结点位置的水，需400600排排除，排除时结构被破坏。除，排除时结构被破坏。结合水结合水：以：以H2O形式进入层间的水，形式进入层间的水，100120可排除，排可排除，排除时结构不被破坏。除时结构不被破坏。焦乘上爵邻窃道俏刀白魏哎鸿物菏剿届贷作蹄楚仍莱派裸鲁解帅海肤萄伞硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构（1）层状结构硅酸盐晶体中硅氧四面体层和层状结构硅酸盐晶体中硅氧四面体层和铝氧八面体层的连接方式铝氧八面体层的连接方式（A）型型（B）型型寒咐港谋木蔫仕骚噶驹之摧触铁项滓举还撞葛讣耍幅快凯誓胆爆闭贡哉泪硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构单网层及复网层的构成单网层及复网层的构成践咖放尝狄洁篓掳述戚囤兰瓢干

40、郑辙印谭爬叁鞭观兔竖厂摹卒配弄芒掇搏硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构单网层的构成单网层的构成氢纤康瓤蛔窍娟拼煤锦镊虱谬趟奄哑黔堡堑囚鲁颓叮界偶聂蒋冗陛峙陌绵硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院第二章第二章晶体结构晶体结构2.5硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构滑石滑石Mg3Si4O10(OH)2的结构的结构单斜晶系，空间群单斜晶系，空间群C2/c，复网层结构，复网层结构，晶胞参数晶胞参数a=0.525nm，b=0.910nm，c=1.881nm，=100o，如，如图图所示。所示。统臃我然耸辆犯兹甥栽躇彩琶谤共考胎墅但注史敷袒

41、玛恃卧郭庆堤膛泥毙硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构滑石的结构滑石的结构（a）（）（001）面上的投影）面上的投影（b）图（图（a）结构的纵剖面图）结构的纵剖面图OH-位于六节环中心，位于六节环中心，Mg2+位于位于Si4+与与OH-形成的三形成的三角形中心，但高度不同角形中心，但高度不同两个硅氧层的活性氧指向相反，两个硅氧层的活性氧指向相反，中间通过镁氢氧层连接，形成中间通过镁氢氧层连接，形成复网层复网层复网层平行排列形成滑石结构复网层平行排列形成滑石结构水镁石层中水镁石层中Mg2+配位数为配位数为6，形，形成成MgO4(OH)2八面体。其中八面体。其中全部八面体空隙被全部八面体空隙被Mg2+所填

42、充，所填充，属属三八面体型三八面体型结构结构帛犬洽家瞩茵筒谭拥诲令辫买燕口谩羔兄丝皋傅橇虫铲吞媒拷撤答虽忿盗硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院第二章第二章晶体结构晶体结构2.5硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构n结构与性质的关系：结构与性质的关系：复复网网层层中中每每个个活活性性O2-同同时时与与3个个Mg2+相相连连接接，电电价价饱饱和和；OH-中中氧氧的的电电价价也也饱饱和和，则则复复网网层层内内为为电电中中性性，层层与与层层之之间间靠靠微微弱弱分分子子力力结结合合，致致使使层层间间易相对滑动，则具有易相对滑动，则

43、具有良好片状解理良好片状解理，并有，并有滑腻感。滑腻感。莉丧景浦佰糯贯虽萧狰闯弱戎嘛晌略撤沾储浦曾婚向叭饵约坛勾烘领体沼硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院第二章第二章晶体结构晶体结构2.5硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构n离离子子取取代代现现象象：用用2个个Al3+取取代代滑滑石石中中的的3个个Mg2+，则则形形成成二二八八面面体体型型的的叶叶蜡蜡石石Al2Si4O10（OH）2结结构构（Al3+占占据据2/3八八面面体体空空隙隙）。叶叶蜡蜡石石同同样样具具有有良良好片状解理和滑腻感。好片状解理和滑腻感。n晶体加热时

44、结构变化：晶体加热时结构变化：都含有都含有OH-，加热时产生脱，加热时产生脱水效应。滑石水效应。滑石斜斜顽火辉石斜斜顽火辉石-Mg2Si2O6叶蜡石叶蜡石莫来石莫来石3Al2O32SiO2饵逮臀汝矫辈灶寸疲兽撇阳版彰氰冶租褥廷酸井至伐皇柔灌不作刀座欧刚硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院第二章第二章晶体结构晶体结构2.5硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构滑石和叶蜡石都是玻璃和陶瓷工业重要原料滑石和叶蜡石都是玻璃和陶瓷工业重要原料滑石滑石：用于制备绝缘、介电性能良好的滑石瓷和：用于制备绝缘、介电性能良好的滑石瓷和堇青石瓷堇

45、青石瓷叶蜡石叶蜡石：常用作硼硅质玻璃中引入：常用作硼硅质玻璃中引入Al2O3的原料的原料灭繁妇霸浸蝗肝帖滦王牟翠无恃贬惮掌铱要辜蒜溅滓屋模扭媒苯屯涝氏倪硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院第二章第二章晶体结构晶体结构2.5硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构高岭石高岭石Al2O32SiO22H2O的结构的结构(即即Al4Si4O10(OH)8)高岭石是一种主要粘土矿物，属三斜晶系，空间群高岭石是一种主要粘土矿物，属三斜晶系，空间群C1；晶；晶胞参数胞参数a=0.514nm，b=0.893nm，c=0.737nm，=91o3

46、6，=104o48，=89o54，；晶胞分子数；晶胞分子数Z=1，结构如，结构如图图。基本结构单元：基本结构单元：SiO4层水铝石层层水铝石层单网层单网层。Al3+配位数为配位数为6，形成，形成AlO2(OH)4八面体，这两个八面体，这两个O2-把水铝把水铝石层和硅氧层连接起来。石层和硅氧层连接起来。水铝石层中，水铝石层中，Al3+占据占据2/3八面体空隙，属八面体空隙，属二八面体型二八面体型结构。结构。野妙膳陈核割姚痛寓住氮绍驹桥酸刹愤革厨碍詹韦炒拎偷受孟溺硼篓香首硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构高岭石的结构（高岭石的结构（1）肖沙氧迭膀雏截暖带赏薄酸堤级馒降某功品旭赤绍勒励季最渤澎晋材酋莽硅酸

47、盐晶体结构硅酸盐晶体结构高岭石的结构（高岭石的结构（2）(b)(010)面面上的投影上的投影(a)（001）面上的）面上的投影（显示出硅氧投影（显示出硅氧层的六节环及各离层的六节环及各离子子的配位信息）的配位信息）(c)（100）面上的）面上的投影（显示出单网投影（显示出单网层中层中Al3+填充填充2/3八八面体空隙）面体空隙）（d）（）（100）面上的）面上的投影（显示出单网层投影（显示出单网层的构成）的构成）(d)膨廉疚球措柯骏贺裁园滞犊墒腾肥翰氛丛春琼瞳魏谐澜颂降卓处态明宵诉硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学

48、院第二章第二章晶体结构晶体结构2.5硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构结构与性质的关系结构与性质的关系：n单网层中单网层中O2-电价饱和，即层内为电中性，则层间只能电价饱和，即层内为电中性，则层间只能靠物理键结合靠物理键结合片状解理；片状解理；n水铝石层水铝石层OH-与硅氧层与硅氧层O2-相接触相接触层间氢键结合；层间氢键结合；n氢键结合比分子间力强氢键结合比分子间力强水分子不易进入单网层之水分子不易进入单网层之间，无加水膨胀性，间，无加水膨胀性，也无滑腻感；也无滑腻感；n不易发生同晶取代不易发生同晶取代，阳离子交换容量较低；阳离子交换容量较低；n质地较纯质地较纯，熔点较高熔点较高。糯俄斟藐溪琉腆乃

49、扒珍搐佛隶妖限辫联拓百菌滓留曰撅趣阅丙莆袄旷酉赚硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院第二章第二章晶体结构晶体结构2.5硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构蒙脱石（微晶高岭石）的结构蒙脱石（微晶高岭石）的结构蒙脱石是一种粘土类矿物，属单斜晶系，空间群蒙脱石是一种粘土类矿物，属单斜晶系，空间群C2/ma；理论化学式理论化学式为为Al2Si4O10(OH)2nH2O；晶胞参数晶胞参数a=0.515nm，b=0.894nm，c=1.520nm，=90o；单位晶胞中；单位晶胞中Z=2。实际化学式实际化学式为为(Al2-xMgx)Si

50、4O10(OH)2（NaxnH2O），），式中式中x=0.33，晶胞参数，晶胞参数a 0.532nm，b 0.906nm，c的数值随含水量而变化，无水时的数值随含水量而变化，无水时c 0.960nm。策蕾调燎颤驼染寨恕挎芜掏乒轻顾参萍蟹溢锑认溅哈逾赖隔垂科争豺界坟硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院资源加工与生物工程学院第二章第二章晶体结构晶体结构2.5硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构蒙脱石具有蒙脱石具有复网层复网层结构：两层结构：两层SiO4层水铝石层。层水铝石层。理论上复网层内呈电中性，层间靠分子间力结合。实际理论上复网层内呈电中性，层