硅酸盐晶体结构 .pptVIP

杨为中材料物理化学**三八面体：Mg－O八面体八面体Mg2+CN=6，与Al相键合的每个价键2/6=1/3四面体Si4+CN=4，与Si相键合的每个价键4/4=1滑石结构每个O2－两价：3个Mg2＋各从O2－分1/3价，Si4＋分另1价，价键平衡，故八面体中O2－被三个阳离子共用——三八面体第30页，共50页，星期日，2025年，2月5日层间离子键、分子间力或H键连系层中离子取代：如：[SiO4]层中部分Si4＋被Al3＋取代；[AlO6]层中部分Al3＋被Mg2＋取代，为平衡结构中多余负电荷，引入低电价、半径大的其他阳离子（如Na＋，K＋）：离子健[AlO6]层中的取代，结合并不牢固，一定条件下可进行阳离子交换[SiO4]层中的取代，且量较多，层间产生离子键作用，结合牢固第31页，共50页，星期日，2025年，2月5日层间不同的连接方式决定层状结构硅酸盐的机械性能高岭石：氢键滑石：范德瓦尔键蒙脱石：范德瓦尔键云母：离子键第32页，共50页，星期日，2025年，2月5日1.高岭石1：1型，一层四面体层和一层八面体层沿C轴方向无限重复而成；两层结构单位在ab平面无限伸展层间靠氢键相连，易解理；高龄石沿c轴投影二层第33页，共50页，星期日，2025年，2月5日高龄石结构：单网层、层间氢键第34页，共50页，星期日，2025年，2月5日高岭石结构单元Al－O八面体层中此层为OH－离子，通过此层的H键作用与其他层相连接每个Al3＋同时和2个O2－、4个OH－相连，形成[AlO(OH)4]八面体，硅氧层和水铝石层构成单网层Al3＋填充2/3八面体空隙－二八面体层第35页，共50页，星期日，2025年，2月5日同晶置换：四面体中Si4＋被Al3＋或M2+取代，多余负电荷，高岭石带负电离子取代不易，仅在最外层结构发生为平衡多余负电荷，层间吸附K、Na、Ca等离子，结合不稳，可与其他离子进行交换层间氢键较强，可交换阳离子容量低高岭石层间含水－多水高岭石c轴伸长高岭石K＋Ca2+高岭石Ca＋K+第36页，共50页，星期日，2025年，2月5日LOGO硅酸盐晶体结构第1页，共50页，星期日，2025年，2月5日自然矿物是制造所有陶瓷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！第2页，共50页，星期日，2025年，2月5日1、无机硅酸盐的结构单元―――硅氧四面体[SiO4]4－(1)?硅原子的外层电子结构Si1S22S22P63S23P2――3s电子移至3p轨道形成四个等价的SP3杂化轨道四面体排列第3页，共50页，星期日，2025年，2月5日(2)?硅氧四面体Si的四个等价SP3杂化轨道各与一个氧键合，形成硅氧四面体[SiO4]4－―――无机硅酸盐结构亚单元；极性结构第4页，共50页，星期日，2025年，2月5日Si－O键：离子键和共价键各占1/2硅氧四面体可孤立存在也可共顶连接，每个O最多被两个四面体共有第5页，共50页，星期日，2025年，2月5日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Vanderwaals力第6页，共50页，星期日，2025年，2月5日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（泡林规则：Si高电价、低配位）第7页，共50页，星期日，2025年，2月5日硅酸盐晶体结构特点：1.[SiO]4是结构基础2.Si4＋间不直接相键，通过O2-来实现3.[SiO]4每个顶点，即O2－最多能被2个[SiO]4所共用4.两个相邻的[SiO]4之间可以共顶，而不以共棱，共面相连接第8页，共50页，星期日，2025年，2月5日硅酸盐化学式表示方法：1.氧化物式：先低价、后高价，SiO2在最后，之后写结构水、层间水(＋)【Eg.】