硅酸盐晶体结构.ppt

硅酸盐晶体结构硅: % 铝: wt% 氧: % 地壳中的优势矿物为硅酸盐和铝硅酸盐基本结构单元的构造?基本结构单元之间的连接?结构和性质上特征等一、硅酸盐晶体的组成表征、结构特点及分类组成表征: 在地壳中形成矿物时,由于成矿的环境不可能十分纯净, 矿物组成中常含有其它元素,加之硅酸盐晶体中的正负离子都可以被其它离子部分或全部地取代,这就使得硅酸盐晶体的化学组成甚为复杂。因此,在表征硅酸盐晶体的化学式时, 通常有两种方法: 一种是所谓的氧化物方法,另一种是无机络盐表示法和结构式写法。氧化物方法:即把构成硅酸盐晶体的所有氧化物按一定的比例和顺序全部写出来,先是 1价的碱金属氧化物, 其次是 2价、 3价的金属氧化物,最后是 SiO 2。例如,钾长石的化学式写为 K 2O· Al 2O 3· 6SiO 2; 无机络盐表示法:把构成硅酸盐晶体的所有离子按照一定比例和顺序全部写出来,先是 1价、 2价的金属离子,其次是 Al 3+和 Si 4+,最后是 O 2-或 OH —。如钾长石为 KAlSi 3O 8。结构式表示法:先写联结硅氧骨干的阳离子,按低价到高价的顺序,然后写硅氧骨干,并用[ ] 括起来,最后写水, 水可以是 OH -形式的,也可以是 H 2O分子形式的。钾长石: K[AlSi 3O 8]高岭石: Al 4 [Si 4O 10 ] ( OH ) 8 ?(1)构成硅酸盐晶体的基本结构单元[SiO 4]四面体。 Si-O- Si键是一条夹角不等的折线,一般在 145 o左右。?(2) [SiO 4]四面体的每个顶点,即 O 2-离子最多只能为两个[SiO 4]四面体所共用。?(3)两个相邻的[SiO 4]四面体之间只能共顶而不能共棱或共面连接。?(4) [SiO 4]四面体中心的 Si 4+离子可部分地被 Al 3+所取代。硅酸盐晶体结构的共同特点: 硅酸盐晶体结构的分类: 硅酸盐晶体化学式中不同的 Si/O 比对应基本结构单元之间的不同结合方式。 X射线结构分析表明,硅酸盐晶体中[SiO 4]四面体的结合方式有岛状、组群状、链状、层状和架状等五种方式。硅酸盐晶体也分为相应的五种类型,其对应的 Si/O 由 1/4 变化到 1/2 ,结构变得越来越复杂,见表 1-8 。表 1-8 硅酸盐晶体结构类型与 Si/O 比的关系二、岛状结构结构特点: [SiO 4] 四面体以孤岛状存在,各顶点之间并不互相连接, 每个 O 2- 一侧与 1个 Si 4+ 连接,另一侧与其它金属离子相配位使电价平衡。结构中 Si/O 比为 1:4。岛状硅酸盐晶体主要有锆石英 Zr[SiO 4]、镁橄榄石 Mg 2 [SiO 4]、蓝晶石 Al 2O 3· SiO 2、莫来石 3Al 2O 3· 2SiO 2以及水泥熟料中的?-C 2S、?-C 2S和C 3S等。镁橄榄石 Mg 2 [SiO 4]结构属斜方晶系,空间群 Pbnm ;晶胞参数 a= , b= , c= ;晶胞分子数 Z=4 。如图 1-32-1 、1- 32-2 、 1-32-3 所示。镁橄榄石结构中, O 2-离子近似于六方最紧密堆积排列, Si 4+离子填于四面体空隙的 1/8 ; Mg 2+离子填于八面体空隙的 1/2 。每个[SiO 4]四面体被[MgO 6]八面体所隔开,呈孤岛状分布。图 1-32-1 镁橄榄石结构(a) ( 100 ) 面上的投影图(b)( 001 )面上的投影图(c) 立体侧视图