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【总结】硅酸盐矿物之硅氧骨干的结构特点

2013-12-18 14:19阅读:
[SiO4]四面体以共角顶的方式连接形成各种形式的单元,称为硅氧骨干,是硅酸盐晶体的重要结构。
阳离子主要为
1)惰性气体型离子(最外层8个电子或2个电子,包括碱金属、碱土金属和一些非金属离子,易与氧 或卤族元素
以离子键结合形成含氧盐、氧化物和卤化物,称为“亲氧/亲岩/造岩元素”)
2)部分过渡型离子(最外层9~17个电子,位于惰性气体型离子和铜型离子之间。最外层电子数越接近8,越亲氧,易形成含氧盐和氧化物;越接近18,越亲硫,易形成硫化物及化合物)


不同硅氧骨干的结构特点:
1)岛状硅氧骨干:
a 分为独立的[SiO4]四面体、[Si2O7]双四面体
前者无惰性氧,后者有一个惰性氧
b 由于其活动度大,能够在结构中自由调整至阳离子达到或趋于最紧密堆积,但要求阳离子大小尺寸适合填充到
O2-堆积形成的八面体或四面体空隙中(橄榄石);若阳离子大小不合适,且相差太远,则会破坏02-的最紧密
堆积,但整个结构还是趋于最紧密堆积(石榴石)
c 结构主要取决于阳离子的配位情况
d 类质同象离子替代范围最广泛
e 最不易接纳附加阴离子和水

2)环状硅氧骨干:
a [SiO4]四面体以角顶连接形成封闭的环,可以有三环[Si3O9]、四环[Si4O12]、六环[Si6O18]和双环。每个
[SiO4]四面体至少要有2个惰性氧
b 环与环之间平行排列,尽可能排列得最紧密,但O2-不是最紧密堆积
d 类质同象离子替代较容易
e 较易接纳附加阴离子和水
3)链状硅氧骨干:
a [SiO4]四面体以角顶连接形成沿一个方向无限延伸的链——单链和双链
单链:至少有2个惰性氧
双链:至少3个惰性氧
b 链与链之间平行排列,尽可能排列得最紧密,但O2-不是最紧密堆积
c 由于骨干外阳离子配位多面体的体积岁阳离子的大小和温压变化较大,为了适应这种变化,硅氧骨干往往发生
扭转变形,来与骨干外的阳离子配位多面体相配
d 类质同象离子替代较容易
e 双链:较易接纳附加阴离子和水
单链:最不易接纳附加阴离子和水
4)层状硅氧骨干:
a [SiO4]四面体以角顶连接形成在两度空间上无限延伸的层,至少有3个惰性氧
b 层与层之间平行排列,尽可能排列得最紧密,但O2-不是最紧密堆积
c 由于骨干外阳离子配位多面体的体积岁阳离子的大小和温压变化较大,为了适应这种变化,硅氧骨干往往发生
扭转变形,来与骨干外的阳离子配位多面体相配
d 类质同象离子替代较容易
e 较易接纳附加阴离子和水

5)架状硅氧骨干:
a [SiO4]四面体4个角顶全部与其相邻的4个[SiO4]四面体共用,所有的氧都是惰性氧。
但必须有部分的Si4+被Al3+代替,才能使O2-带有部分剩余的电荷,与骨干外的其他阳离子结合,形成铝硅酸
盐,且由于架状结构间存在较大空隙,因此阳离子都是半径大、电价低、配位数高的离子,有时也存在附加阴
离子和水分子。
b 不能自由调动,离子或整个结构都不做最紧密堆积
c 由于硅氧骨干比较牢固,参加其中的阳离子种类也较少,因此一般阳离子配位对硅氧骨干不起控制作用
d 类质同象离子替最难
e 最易接纳附加阴离子和水
注:a 骨干结构 b 能否做最紧密堆积 c 阳离子大小及配位多面体对骨干的影响 d 类质同象替代的难易程度
e 附加阴离子和水参加结构的难易程度

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