文档介绍：第二节硅酸盐(Silicate)晶体结构
地壳中的优势矿物为硅酸盐和铝硅酸盐。
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取代,这就使得硅酸盐晶体的化学组成甚为复杂。
地壳内元素的丰度
一、硅酸盐晶体的一般特点及分类
硅酸盐结构的一般特点:
(1)据鲍林第一规则, ,Si4+的配位数为4,形成[SiO4]四面体。Si-,,说明硅氧键并非简单的离子键,尚含有相当成分的共价键,一般认为,离子键和共价键各占50%。Si4+之间不直接相连,而必须通过O2-相连。
(2)按静电键规则,Z-=4,s=1,i=2,所以么一个O2-最多为两个[SiO4]四面体所共有,如果只有一个Si4+为O2-提供电价,那么O2-另一个未饱和的电价将由其它离子如Al3+、Mg2+……等来提供。[SiO4]四面体中心的Si4+离子可部分地被Al3+ 所取代。这种情况在硅酸盐结构中是经常见到的。
续
(3)按鲍林第三规则,[SiO4]四面体可以独立存在,两个相邻的[SiO4]四面体只以共顶,而不以共棱或共面存在。
(4)按鲍林第五规则,在同一类型硅酸盐中,[SiO4]四面体的连接方式一般只有一种。
(5)Si-O-Si结合键通常并不是一条直线,而是一条折线,其Si-O-Si键角并不完全一致,一般在145˚左右。
SP3杂化
书写方法
硅酸盐晶体的表达式有化学式和结构式两种:
(1)即按氧化物来书写。若用化学式书写,则可按1价、2价、3价……氧化物的顺序书写,最后写出SiO2和H2O。
(2)即按无机络盐方式书写。若用结构式书写,则先写外加正离子,后写硅氧骨干,再写外加负离子,(OH)和H2O。
例1:钾长石,
化学式:K2O·Al2O3 · 6SiO2 ,
结构式:KAlSi3O8。
例2:高岭石,
化学式:Al2O3•2SiO2•2H2O,
结构式:Al2[Si2O5](OH)4。
Si:O
公用氧
硅氧骨干
类型
例子
1:4
0
[SiO4]4-
孤岛状
有
限
硅
氧
基
团
镁橄榄石Mg2[SiO4]
1:
1
[Si2O7]6-
双四面体
硅钙石Ca3[Si2O7]
1:3
2
[Si3O9]6-
三元环
蓝锥矿BaTi[Si3O9]
2
[Si4O12]8-
四元环
斧石
Ca2Al2(Fe,Mn)BO3[Si4O12](OH)
2
[Si6O18]12-
六元环
绿宝石Be3Al2[Si6O18]
2
[Si2O6]4-
单链状
无
限
硅
氧
基
团
透辉石CaMg[Si2O6]
1:
2,3
[Si4O11]6-
双链状
透闪石CaMg5[Si4O11]2(OH)2
1:
3
[Si4O10]4-
层状
高岭石Al4[Si4O10](OH)8
1:2
4
[SiO2]
架状
石英 SiO2
表硅酸盐晶体结构分类
6
6
硅酸盐结构示意图
双四面体
结构单元
[Si2O8]8- —1O2-=[Si2O7]6-
此O被共用
三元环
基本结构单元
[Si3O12]12--3O2-=[Si3O9]6-
此O被共用
共有三个这样的O
对于每个[SiO4]有两个O被共用
六元环
O5
O4
O8
O10
O3
O3
O9
Si4
O5
Si3
O4
O8
Si1
Si2
O10
O9
Si4
Si3
O6
O7
O2
O1
O6
O7
链状结构示意图
单链结构示意图
Single chains
双链结构示意图
Double chain silicates