架状结构硅酸盐晶体

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硅酸盐晶体结构

硅酸盐晶体结构

• 蒙脱石是2:1型结构(见结构模 型),即两层硅氧四面体中间夹一 层铝氧八面体层。在铝氧八面体层 中大约有三分之一的Al3+被Mg2+离 子所取代,为了平衡多余的负电价, 在结构单位层之间有其它阳离子平 衡。化学式中的的M即为其它阳离 子,在蒙脱石中,一般是Na1+和 Ca2+离子。而且以水化阳离子的形 式进入结构。
• 它将与硅氧层以外的阳离子相连。 这种自由氧在空间排列也形成六边 形网格。层状结构中络阴离子的基 本单元是[Si4O10]4-,其a、b轴的方 向分别为a=0.520nm, b=0.90nm。在 各种层状硅酸盐晶体结构中,其晶 胞参数中α0和b0的值大致与此值相 近。
• 在层状结构硅酸盐晶体结构中,自 由氧一般和Al3+、Mg2+、Fe3+、 Fe2+等阳离子相连,它们的配位数 为6,构成Al-O,Mg –O等八面体。 由于硅氧层中自由氧形成六边形网 格,因此Al-O或Mg–O八面体也连 成六边形网格,它们之间有两种连 接方式。
• 在层状硅酸盐晶体结构中,硅氧四 面体层和铝氧或镁氧八面体层的连 接方式有两种,一种是由一层四面 体层和一层八面体层相连,称为1: 1型或两层型层状结构(见高岭土结 构模型)。另一种是由两层四面体 层中间夹一层八面体层,称为2:1 型或三层型层状结构(见滑石结构 模型)。
• 不论是两层还是三层,从这样的结 构单位来看,电荷已经平衡。因此 层状结构中,二层与二层或三层与 三层之间只能以微弱的分子键或 OH1-离子产生的氢键来联系。由于 这种键力很弱。所以,在二层或三 层的结构单位之间可以有水分子存 在。
• 在α-方石英中,两个共顶的硅氧四 面体相连,相当于以共用氧为对称 中心。由于这三种石英的硅氧四面 体的连接方式不同,因此它们之间 的转变将拆开Si-O键,重新组合成 新的骨架。

硅酸盐晶体结构

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• SiO2晶体熔 点高、硬度 大、化学稳 定性好,无 明显解理。
22:15
41
22:15
42
22:15
43
存在对称中心
存在对称面
22:15
45
α-方石英
• 立方晶系,
• 空间群: Fd3m
• 晶格常数,
a 0.713nm
• 晶胞分子数Z=8,
22:15
α-方石英结构
46
α-磷石英
• 六方晶系, • 空间群 P 63 mc
沿链间结合较弱处劈裂成纤维 (如:石棉细长纤维状)。
各向异性, 解理易在链间发生, 解理面间有一定的角度。
四、层状结构硅酸盐 Layer Structure
[SiO4]中共用三个顶角氧。
??络阴离子式:
[Si4O10]4-
单网层结构:
复网层结构:一层八面体+
一八面体层 + 一四面体层 二层四面体连接。
K[AlSi3O8] Na[AlSi3O8] Ca[Al2Si2O8] Ba[Al2Si2O8]
高温钾长石K[AlSi3O8]: 四分之一的Si4+被Al3+置换。
为保持电中性,同时引入K+。
[SiO4]和[AlO4]四面体组成架状结构, 形成一个四联环。
2.长石晶型结构
① 吸附作用:孔道和内表面很大,加热把空穴内 的水排出。
• 进行单、双杠器械运动时, 滑石等常用作固体润滑剂。
脱水效应:陶瓷和玻璃工业的重要原料。 39
五、架状结构 framework structure
• [SiO4]所有四个顶角氧均共用, 在三维空间形成规则的架状网络。
• 纯晶态SiO2(石英 quartz )的晶体结构。

硅酸盐晶体结构

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的O2-均为桥氧,无活性氧, 电价平衡,实际上是氧化 物SiO2。
‫ڻ‬以SiO2为例讨论,SiO2分
为三类晶型(石英、鳞石 英、方石英)七种变体。
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(1)α-方石英结构
立方晶系,Fd3m 空间群, a=0.705nm,Si4+在立方 晶胞中的配置与金刚石 构造中的相同,而 O2-位于每两个 Si4+之间, Si4+、O2-均作面心立方排 列。
结构式Mg6[Si4O10](OH)
8

结构组成:相当于在高 岭石结构中,用Mg2+取 代Al3+,为保持电价平
衡,需用3个Mg2+取代2
个Al3+
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4、叶腊石类 (属三层结构) 主要有叶腊石、蒙脱石、 滑石。
叶腊石
构成:将高岭石的双层结
构再加上一层[SiO4]四面
体层。
成分:Al2O3· 4SiO2· 2O H
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3)四面体不相连,八面体共棱相连。

4)Si-O形成[SiO4]四面体,弧立存在,由
[MgO6]连接起来。 5)Si-O→[SiO4],Mg-O→[MgO6]

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(2)
结构特点
1)各[SiO4]4- 是单独存在的,其顶角相互地朝上朝下。 2)各[SiO4]4-四面体只通过O-Mg-O键连接一起。
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(2)叶蛇纹石 又称岫玉, 形成于镁质碳酸岩的变质大 理石中,全国最大的蛇纹石 玉矿在辽宁省岫岩县哈达碑 镇瓦沟,岫岩玉以绿色为主, 还有红、黄、白、青、蓝、 紫色和墨绿、淡黄、乳白色。 可谓七彩斑斓,五光十色。 硬度一般介于3.5至5之间。

矿物鉴定:架状硅酸盐矿物亚类

矿物鉴定:架状硅酸盐矿物亚类
(五)、架状结构硅酸盐亚类
1.概述
➢ 概念:由阳离子与架状 Si-O骨干形成的硅酸盐矿 物。
➢ 内部结构:每个[SiO4]四面体的所有4个角顶都 与毗邻的四面体相联。这时形成的是类似于石英 的架状结构,但石英(SiO2)的架状结构内电性已中 和,不需架状外阳离子。如果要形成架状的硅酸 盐,则必须有一部分Si4+被Al3+代替,产生多余的 负电荷,与架状骨干外的阳离子进行中和。
➢ 主要矿物:
天河石
↑含Rb
透长石—正长石—微斜长石—歪长石 (Na ↑)
特殊形态↓
↓固溶体离溶
冰长石 条纹长石
↓“浮光”效应
月光石
斜长石亚族
➢ 斜长石亚族是由钠长石和钙长石两个端员组份组成的 类质同像系列,即NaAlSi3O8—CaAl2Si2O8,
➢ 本亚族人为地划分成6种:
名称 钠长石 更长石 中长石 拉长石 培长石 钙长石
➢ 具架状骨干硅盐矿物还有霞石族、白榴石族、方 钠石族、日光榴石族和方柱石族等,因为它们与 长石矿物相似,统称为似长石矿物。
➢ 具有下列特点: ①SiO2 含量较低,最高约达碱性长石中SiO2 含量
的2/3。故似长石矿物多是在富碱贫硅的介质中 形成的,一般不与石英共生。 ②相对密度较低,一般在2.3—2.6;硬度较小: 5—6.5;折射率低,一般在1.480—1.541。
➢ 各种沸石结晶形态、物性相差不大。多为纤维状、束状; 常呈无色或白色,因含杂质而染成其它颜色,或因阳离 子交换后,有色素离子的进入而染色。相对密度小(一 般在1.9—2.3)、硬度低(一般为3.5—5.5)、折射率低及 易分解的特点。一般都有一组完全解理。
➢ 天然沸石最早是在玄武岩中发现的。现已知主要 产于未受变质的沉积岩层中,尤其是火山碎屑的 沉积岩层中。在土壤中也有产出。此外也可作为 某些硅酸盐矿物次生产物。

硅酸盐晶体结构

硅酸盐晶体结构

长石族 结构特点:
长石的结构中的四个面体[TO4](T代表Si或Al)相互共顶,形成一个四联环。四联环与四联
环又相互共用角顶,连接成曲轴状的链,平行于a轴伸展,链与链之间,又以桥氧相接,形成 整个三维的骨架。
主要
种: K[AlSi3O8]
透长石 Sanidine 正长石 Orthoclase 微斜长石 Microcline 斜长石 (钠长石_奥长石_中长石_拉长石_培长石_钙长石)
PS:翡翠的A货、B货和C货的含意
层状结构硅酸盐
滑石
化学组成:
Talc Mg3[Si4O10](OH)2
晶体形态:偶见假六方或菱形的片状单晶体。
物理性质:无色透明或白色,硬度1,{001}解理完全,比重2.58~2.83, 能耐
火。
鉴定特征:低硬度,有滑感,较浅的颜色以及片状形态。
架状结构硅酸盐
层状结构硅酸盐
翡翠(jadeite), 也称翡翠玉、翠玉、缅甸玉,是 玉的一种。 翡翠的正确定义是以硬玉矿物为主的辉石类矿物组 成的纤维状集合体。但是翡翠并不等于硬玉。翡翠 是在地质作用下形成的达到玉级的石质多晶集合体, 主要由硬玉或硬玉及钠质(钠铬辉石)、钠钙质辉 石(绿辉石)组成,可含有角闪石、长石、铬铁矿、 褐铁矿等。
参考文献: 高等无机结构化学 麦松威,周公度,李伟基 北京大学出版社 第二版 化学中的多面体 周公度 北京大学出版社 结构和物性 周公度 高等教育出版社 第三版 维基百科
感谢聆听
3、链状硅氧骨干
硅氧四面体彼此之间共用两个角顶构成延伸 的单链[Si2O6]4硅氧四面体部分共用两个角顶,部分共用三 个角顶相互联接构成延伸的双链[Si4O11]6-
4、层状硅氧骨干
硅氧四面体共用三个角顶构成二向延展 的平面层状[Si4O10]4-

硅酸盐晶体结构

硅酸盐晶体结构
2、根据Si-O四面体在空间的连接情况
(3) 层状硅酸盐 layered silicates
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二、硅酸盐矿物的分类
2、根据Si-O四面体在空间的连接情况
(4) 架状硅酸盐 network silicates
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三、硅酸盐的结构
1、岛状硅酸盐 Island silicates (limited Si-O group) (1) 单一硅氧团(孤立有限硅氧团)
举例:
• 能“爆米花”的矿物和岩石
• 能吸水膨胀的膨润土
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4、骨架状硅酸盐 Network silicates
(1). 硅石 silica(石英) SiO2 硅氧四面体在空间组成的三维网 络状结构
方石英结构特征:
• FCC点阵,Si4+排成金刚石结构, O2-位于<111>方向上 的一对Si4+之间,形成桥氧; Si4+位于O2-的四面体间隙, O2-四面体在空间通过桥氧相连,形成三维网络结构 • 所有的氧均为桥氧
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(2) 含成对的硅氧团
• = O/Si=3.5
• 硅钙石 Ca3(Si2O7),即3CaO· 2SiO2,正交晶系
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(3) 含环状硅氧团
• 三节环:(Si3O9)6- • 四节环:(Si4O12)8-
• 六节环:(Si6O18)12-
= O/Si=3
代表性矿物:
绿柱石 Be3Al2[Si6O18] 堇青石 cordierite 2MgO· 2O3· 2Al 5SiO2
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2、链状硅酸盐 Chained silicates
由大量的[SiO4]4-共顶连接而成的一维结构
(1) 单链:结构单元[SiO3]2-, = O/Si=3

架状结构硅酸盐矿物

架状结构硅酸盐矿物

沸石族
沸石族矿物具有特殊的结构通道, 沸石族矿物具有特殊的结构通道,因而具有巨大的 比表面积、强吸附性、离子交换性, 比表面积、强吸附性、离子交换性,用作离子交换剂和 分子筛。 分子筛。 硬水软化、淡化海水或从海水中提钾;除去废水中的 硬水软化、淡化海水或从海水中提钾; 放射性元素、重金属、磷酸根; 放射性元素、重金属、磷酸根;处理和回收放射性元 处理核废料; 素—处理核废料;土壤改良剂;净化提纯;载体等 处理核废料 土壤改良剂;净化提纯;
斜长石Plagioclase 斜长石
斜长石属于NaAlSi3O8(Ab)-CaAl2Si2O8(An)类质同象 斜长石属于 ) ) 系列的长石矿物的总称,共分为6个矿物种 钠长石、奥长石、 个矿物种: 系列的长石矿物的总称,共分为 个矿物种:钠长石、奥长石、 中长石、拉长石、倍长石和钙长石。 中长石、拉长石、倍长石和钙长石。 晶体属三斜晶系的架状结构硅酸盐矿物,多为柱状或板状, 晶体属三斜晶系的架状结构硅酸盐矿物,多为柱状或板状, 常见聚片双晶,在晶面或解理面上可见细而平行的双晶纹。 常见聚片双晶,在晶面或解理面上可见细而平行的双晶纹。白 至灰白色,有些呈微浅蓝或浅绿色,玻璃光泽,半透明。 至灰白色,有些呈微浅蓝或浅绿色,玻璃光泽,半透明。两组 解理(一组完全、一组中等)相交成86° ,故得名斜长石。 解理(一组完全、一组中等)相交成 °24′,故得名斜长石。 摩氏硬度6-6.5,比重2.6-2.76。 摩氏硬度 ,比重 。 斜长石广泛分布于岩浆岩、变质岩和沉积碎屑岩中。 斜长石广泛分布于岩浆岩、变质岩和沉积碎屑岩中。斜长 石是陶瓷业和玻璃业的主要原料,色泽美丽者可作宝玉石材料, 石是陶瓷业和玻璃业的主要原料,色泽美丽者可作宝玉石材料, 如日光石
品种
白独山玉(水白玉, 白独山玉(水白玉 白 玉) 绿独山玉(绿翠 翠玉, 绿翠,翠玉 绿独山玉 绿翠 翠玉, 青玉 紫玉,亮橙 紫独山玉 (紫玉 亮橙 玉) 黄独山玉 杂色玉(墨玉, 杂色玉(墨玉,翠白 菜花玉, 玉, 菜花玉,黑花 五花玉) 玉 五花玉)

实验3硅酸盐矿物的晶体结构

实验3硅酸盐矿物的晶体结构

实验3 硅酸盐矿物‎的晶体结构‎一、实验目的:巩固硅酸盐‎矿物的晶体‎结构知识。

二、硅酸盐晶体‎结构概述硅酸盐晶体‎按结构中硅‎氧四面体的‎连接方式,可以分为岛‎状、组群状、链状、层状和架状‎五种。

1. 岛状结构岛状结构硅‎酸盐晶体中‎硅氧四面体‎以孤立形式‎存在,硅氧四面体‎之间没有共‎用的氧。

典型的矿物‎是镁橄榄石‎,其结构如图‎3-1所示。

镁橄榄石(Mg2Si‎O4)的晶体结构‎属正交晶系‎P bmm空‎间群,a0=0.476nm‎,b0=1.021nm‎,c0=0.598nm‎,Z=4。

镁橄榄石的‎结构中O2‎-近似于六方‎紧密堆积,Si4+充填在四面‎体空隙,Mg2+充填于八面‎体空隙,硅氧四面体‎之间由Mg‎2+按镁氧八面‎体的方式相‎连。

图3-1 镁橄榄石晶‎体理想结构‎图3-2 绿宝石的晶‎体结构2. 组群状结构‎组群状结构‎是指硅氧四‎面体以两个‎、三个、四个或六个‎,通过共用氧‎连成硅氧四‎面体群体,群体之间由‎其它阳离子‎按一定的配‎位形式将它‎们连接在一‎起。

典型的矿物‎是绿宝石,其晶体结构‎如图7-2所示。

绿宝石(Be3Al‎2[Si6O1‎8])的晶体结构‎属于六方晶‎系P6/mcc空间‎群,a0=0.921nm‎,c0=0.917nm‎,Z=2。

绿宝石的基‎本结构单元‎是六个硅氧‎四面体形成‎的六节环,六节环之间‎由Al3+和Be2+相连。

六节环中的‎四面体有两‎个氧是共同‎的,它们与硅氧‎四面体中的‎S i4+处于同一高‎度。

图7-2中示出了‎八个这样的‎六节环,上面四个和‎下面四个错‎开30 排列,上下叠置的‎六节环内形‎成了一个巨‎大的通道,可以存在一‎些如K+、Cs+等大的阳离‎子以及H2‎O分子。

Al3+的配位数为‎6,形成Al-O八面体,Be2+的配位数为‎4,构成Be-O四面体。

3. 链状结构硅氧四面体‎可以由共用‎氧离子相连‎,在一维方向‎延伸成链状‎,链与链之间‎再通过其它‎阳离子按一‎定的配位关‎系连接而形‎成链状结构‎。

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Plagioclase series:
Albite
Na[Si3AlO8](Ab) , , An 0-10 ;
Anorthite
Ca[Si2Al2O8](An), Ab10-0 ,An 90-100 ;
Oligoclase Ab90-70 ,An 10-30 ; Andesine Ab 70-50 , An 30-50 ;
沸石亚族:
斜发沸石 (Na,KCa)2-3[Al3(Al,Si)2Si13O16].12H2O; 菱沸石 Ca2[Al4Si8O24].13H2O; 方沸石 Na2[AlSi2O6]2.2H2O ; 束沸石 NaCa2[Ai5Si13O36].17H2O。 浊沸石 Ca[AlSi2O6]2.4H2O .
钠柱石 Na4[AlSi3O8]3Cl(Ma) , Ma100-90 ,Me 0-10 ; 钙柱石 Ca4[Al2Si2O8]3[CO3](Me) , Ma10-0 ,Me 90-100 ; 韦柱石 Ma90-60 ,Me 10-40 ;中柱石 Ma 60-40 ,Me 40-60 ;
针柱石 Ma 40-10 ,Me 60-90 。
歪长石 (Na,K)[Si3AlO8] 。 斜长石亚族:
钠长石 Ab100-90 , An0-10 ;更(奥)长石 Ab90-70 ,An10-30; 中长石 Ab70-50 ,An30-50 ;拉长石 Ab50-30 ,An50-70 ; 培长石 Ab30-10 ,An 70-90 ;钙长石 Ab 10-0 , An90-100 。
似长石亚族:
霞石 Na3K[AlSiO4]4 ; 白榴石 K[AlSi2O6] ; 方钠石 Na8[AlSiO4]6Cl2 ; 黝方石 Na8[AiSiO4]6[SO4] ; 蓝方石 (Na,Ca)4-8[AlSiO4]6[SO4]1-2 ; 香花石 Li2Ca3[BeSiO4]3F2。 方柱石亚族
ness and smaller density. The minerals have been :
Alkli feldspar series:
Sanidine
K[Si3AlO8] ;
Orthoclase K[Si3AlO8] ;
Microcline K[Si3Al)8] ;
Anorthoclase (Na,K)[Si3AlO8] .
Labradorite Ab50-30 ,An 50-70 ; Bytownite Ab30-10 , An70-90 .
Feldspathoid group :
Nepheline KNa3[AlSiO4]4 ;
Sodalite
Na8[AlSiO4]6Cl2 ;
Hsianghualite Ca3Li2[BeSiO4]3F2 .
Framework silicate minerals
The framework silicates are the compounds of metallic cations with framework
silicate radicals. Tyer are wide variety. Cations in the minerals are Ca , K , Na ,
架状结构硅酸盐矿物
架状结构硅酸盐矿物为金属元素与架状硅酸络阴离子形成的化 合物。它分布广泛。矿物中阳离子为K、Na、Ca、Ba、Al及Cs、 Rb 、NH4+等,矿物呈等轴状或板状、柱状及针状晶形,具有 颜色浅,硬度高,密度小为特征。主要的矿物是: 缄性长石亚族:
透长石 K[Si3AlO8] ; 正长石 K[Si3AlO8] ; 微斜长石 K[Si3AlO8] ; 天河石 (K,Rb)[Si3AlO8] ;
Scapolite group:
Leucite K[AlSi2O6] ; Helvite Mn8[BeSiO4]6S2 ;
Marialite Na4[AlSi3O8]3Cl (Ma)
Ma100-80 , Me 0-20 ;
Meionite Ca4[Al2Si2O8]3[CO3](Me)
Ma20-0 ,Me 80-100 ;
Al , Ba , Cs , Rb and NH4+.The minerals are charecterized by isometric crystal form ,with sometimes tabular , prismatic or acicular form ,light color ,high hard-
Dipyre
Ma 80-50 ,Me 20-50 ;
Mizzonite Ma 50-20 ,Me 50-80 .
Zeolite group :
Glinoptilolite Chabazite Analcite Stilbite Laumontite
(Na,K,Ca)2-3[Al3(Al,Si)2Si13O16].12H2O ; (Ca,Na2) [AlSi2O6]2.6H2O ; Na2[AlSi2O6]2.2H2O ; NaCa2[Al5Si13O36].17H2O Ca[AlSi2O6]2.4H2O .
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