第二章晶体结构与常见晶体结构类型第五讲＂.pptVIP

图2-35-2 单链结构类型 透辉石CaMg[Si2O6]结构 透辉石属单斜晶系，空间群C2/c，晶胞参数a=0.971nm，b=0.889nm，c=0.524nm，?=105o37，。晶胞分子数Z=4。如图2-36所示，硅氧单链[Si2O6]平行于c轴方向伸展，图中两个重叠的硅氧链分别以粗黑线和细黑线表示。单链之间依靠Ca2+、Mg2+连接。Ca2+的配位数为8，Mg2+为6。Ca2+负责[SiO4] 底面间的连接，Mg2+负责顶点间的连接。 若透辉石结构中的Ca2+全部被Mg2+取代，则形成斜方晶系的顽火辉石Mg2[Si2O6]。 （A）（010）面上的投影 图2-36 透辉石结构 （B）（001）面上的投影 图2-36 透辉石结构 二八面体和三八面体 非桥氧和Al3＋、Mg2＋等阳离子相连构成八面体（O、OH构成） [AlO2(OH)4]、 [MgO4(OH)2] 二八面体：八面体空隙2/3被金属离子填满/八面体共棱相连，O2－被两个金属阳离子共用 三八面体：八面体空隙全被金属离子填满/八面体共棱相连，O2－被三个金属阳离子共用 二八面体：Al－O八面体 VS 三八面体：Mg－O八面体 八面体空隙 2/3被填充 八面体空隙 3/3被填充 高龄石结构单元 静电键强度S的计算 Al3+ CN=6，Si4+ CN=4 S(Al3+ )=3/6=1/2 S(Si4+ )==4/4=1 1 1/2 1/2 非桥氧Onb2－ -2： Si4＋静电强度分1价，O还余1价 只能被2个Al3＋(S=1/2)分配，静电键平衡 故八面体中O2－被两个阳离子共用——二八面体 二八面体的O：Al－O八面体 * 三八面体：Mg－O八面体 滑石结构 Onb2－ －2： Si4＋分另1价，Onb余1价 可被3个Mg2＋(S=1/3)分配，价键平衡 故八面体中O2－被三个阳离子共用——三八面体 静电键强度S的计算 Mg2+ CN=6，Si4+ CN=4 S(Mg2+ )=2/6=1/3 S(Si4+ )==4/4=1 层状硅酸盐 四面体+八面体 A、C A. 单网层； B. 复网层 C. 二八面体；D. 三八面体 B、D * 2.6硅酸盐晶体结构 自然矿物是制造所有无机材料的重要原料 地壳中最丰富的两种元素：硅和氧 硅酸盐占所有矿物的1/3以上 研究硅酸盐矿物结构必要性！ 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。 硅酸盐化学式表示方法： 1. 氧化物式：金属氧化物先低价、后高价，SiO2在最后，之后写结构水、层间水(＋) 【Eg.】 钾长石 高岭土 多水高岭土 * * 硅酸盐化学式表示方法： 2. 结构式：先写连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H2O分子形式的。 【Eg.】 钾长石 高岭土 多水高岭土 硅酸盐化学式表示方法： 3.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Al3+和Si4+，最后是O2-或OH-。如钾长石为KAlSi3O8。 硅酸盐矿物中的水分子 1.吸附水：中性水分子，不参与晶体结构，物理吸附于矿物颗粒表面/缝隙，含量不固定，100 ℃以上逸出 2.结构水：（化合水）以OH－存在，参与晶体结构，占据晶格固定位置，含量比确定，600～1000℃逸出导致结构破坏重组 硅酸盐矿物中的水分子 3.层间水：层状硅酸盐结构层之间，中性水分子，参与晶体结构，含量大范围波动，110 ℃以上大量逸出 层间水含量受交换阳离子及空气潮湿环境影响，吸水膨胀性（层间距↑），水分子逸出，层间距↓ 2、无机硅酸盐在空间的结合 (1)? 结构亚单元间的结合形式 A、直接连接－－共顶(棱、面) 共用顶角氧 B、间接连接 a、离子键键合：为达电中性引入 正离子而形成的离子键 b、分子间力：亚单元(及其结合体) 间的Van der waals力 由于氧原子用于键合的是两个具有方向性的轨道，所以[SiO4]4－亚单元之间通常以共顶相连接，偶尔共棱，从不共面 （鲍林规则：Si高电价、低配位） （1）构成硅酸盐晶体的基本结构单元[SiO4]四面体。Si-O-Si键是一条夹角不等的折线