硅酸盐晶体结构
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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
• 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。
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存在对称中心
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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，
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α-方石英结构
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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
地壳中：
2.1% 2.6% 2.8% 3.6%
5.0%
地殼
1.5%
硅约占25％， 8.1% 氧约占50％
存在形式： 硅酸盐与硅石
27.7%
硅酸盐： 地壳中的岩石、粘土等； 人工制造的水泥、陶瓷、砖瓦、玻璃等。
氧
硅
鋁
46.6%
鐵鈣鈉来自鉀鎂其他
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一、硅酸盐晶体结构的一般特点和分类
这种写法特点：能反映出组成化学成分克分子比，但 不能反映结构特点。
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2）结构表示法 按电价高低写出各金属元素，再写Si-O结合情况， 最后写羟基。 如高岭土，Al2[Si2O5](OH)4 绿柱石Be3Al2[Si6O18] 透闪石： 2CaO·5MgO·8SiO2·H2O
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晶体常呈六方柱，柱面上有纵纹，集 合体有时呈晶簇或针状，有时可形成 伟晶，长可达5米，重达18吨。多为浅 绿色，成分中富含铯时，呈粉红色， 称为玫瑰绿柱石；含铬时，呈鲜艳的 翠绿色，称为祖母；含二价铁时，呈 淡蓝色，称为海蓝宝石；含三价铁时， 呈黄色，称为黄绿宝石。玻璃光泽， 解理不完全。摩氏硬度7.5-8，比重 2.6-2.9。
键角接近 。145
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2、 硅酸盐晶体结构分类
R
桥氧：连接2个Si4+的氧，Si-O-Si
非桥氧：连接一个Si4+的氧，Si-O-R
按[SiO4]四面体排列方式分类： ①岛状硅酸盐 [SiO4]四面体弧立存在，无桥氧，Si:O=1:4 ②组群状硅酸盐
双四面体 一个桥氧
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2.1% 2.6% 2.8% 3.6%
5.0%
地殼
1.5%
硅约占25％， 8.1% 氧约占50％
存在形式： 硅酸盐与硅石
27.7%
硅酸盐： 地壳中的岩石、粘土等； 人工制造的水泥、陶瓷、砖瓦、玻璃等。
氧
硅
鋁
46.6%
鐵鈣鈉来自鉀鎂其他
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一、硅酸盐晶体结构的一般特点和分类
这种写法特点：能反映出组成化学成分克分子比，但 不能反映结构特点。
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2）结构表示法 按电价高低写出各金属元素，再写Si-O结合情况， 最后写羟基。 如高岭土，Al2[Si2O5](OH)4 绿柱石Be3Al2[Si6O18] 透闪石： 2CaO·5MgO·8SiO2·H2O
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晶体常呈六方柱，柱面上有纵纹，集 合体有时呈晶簇或针状，有时可形成 伟晶，长可达5米，重达18吨。多为浅 绿色，成分中富含铯时，呈粉红色， 称为玫瑰绿柱石；含铬时，呈鲜艳的 翠绿色，称为祖母；含二价铁时，呈 淡蓝色，称为海蓝宝石；含三价铁时， 呈黄色，称为黄绿宝石。玻璃光泽， 解理不完全。摩氏硬度7.5-8，比重 2.6-2.9。
键角接近 。145
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2、 硅酸盐晶体结构分类
R
桥氧：连接2个Si4+的氧，Si-O-Si
非桥氧：连接一个Si4+的氧，Si-O-R
按[SiO4]四面体排列方式分类： ①岛状硅酸盐 [SiO4]四面体弧立存在，无桥氧，Si:O=1:4 ②组群状硅酸盐
双四面体 一个桥氧
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硅酸盐晶体结构
▲▲
如果八面体以共棱方式相连，但O2被3个正离子所共用，这种八面体称为三
八面体，即 全部八面体空隙都被正离
子填充，[MgO6] 就属此种情况。
材料科学基础
• 不管是二八面体还是三八面体，八面
体层网络中仍有一些O2-不能与Si4+配位 （活性氧），因而剩余电价就要由H+来 平衡，所以层状结构中都有OH-出现。
五、层状矿物
层状结构是[SiO4]之间通过三个桥氧相 连，在二维平面无限延伸构成的硅氧四面 体层。
结构基元：[Si4O10]4－ 化学式：[Si4O10]n4n－ Si/O： 4：10 共用O2－数： 3
（a）立体图
（b）投影图
层状结构硅氧四面体
层的类型：
按照硅氧层中活性氧的空间取向不同，硅氧
第二节 硅酸盐晶体结构
一、概述 1、硅酸盐晶体化学式的写法
氧化物法：将所用氧化物由低价到高价按比例写 出，（最后写H2O） 无机络盐法：低价离子→高价离子→氧→(OH)基
Mg2[SiO4]
2、硅酸盐晶体结构的特点
1）[SiO4]是硅酸盐晶体结构的基础；
2）硅酸盐结构中的Si4＋之间不存在直接的键，
通过金属正离子连接，最常见的是Mg2+和Ca2。
角闪石类硅酸盐含有双链[Si4O11]，如斜方角
闪石（Mg，Fe）7[Si4O11]2（OH）2和透闪石
Ca2Mg5[Si4O11]2（OH）2等。
例：透辉石， CaMg[Si2O6]
结构与性质的关系：
介电性 解理性Si-O键要比M-O键要强
石英 磷石英 方石英 熔体
870 C 1470 C 1723 C
2.6 硅酸盐晶体结构——材料科学基础课件PPT
4
一、岛状结构
岛状结构硅酸盐晶体：指结构中的硅氧四面体以孤立状态存 在。硅氧四面体之间没有共用的氧，每个O2-一侧与1个Si4+ 连接，另一侧与其它金属离子相配位使电价平衡。 结构中Si/O比为1：4。
镁橄榄石Mg2[SiO4]
锆英石Zr[SiO4] 6
镁橄榄石Mg2[SiO4]
斜方晶系，晶胞参数a=0.476nm，b=1.021nm，c=0.599nm； 晶胞分子数Z=4。 镁橄榄石结构中，O2-离子近似于六方最紧密堆积排列，Si4+ 离子填于四面体空隙的1/8；Mg2+离子填于八面体空隙的1/2。 每个[SiO4]四面体被[MgO6]八面体所隔开，呈孤岛状分布。
结构与性质的关系
结构中每个O2-离子同时和1个[SiO4]和3个[MgO6]相连接， 因此，O2-的电价是饱和的，晶体结构稳定。由于Mg-O键 和Si-O键都比较强，所以，镁橄榄石表现出较高的硬度， 熔点达到1890℃，是镁质耐火材料的主要矿物。
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二、组群状硅酸盐晶体结构
指[SiO4]4-四面体通过共用1个或2个氧（桥氧）相连成的2 个、3个、4个或6个硅氧团组群。这些组群之间再由其它 正离子按一定的配位形式构成硅酸盐结构。
正离子存在时，将出现显著的电子导电现象。 • 2) 具有链状结构的硅酸盐矿物，链内的Si-O键强于链间的
M-O键，矿物容易沿链间结合较弱处劈裂成柱状或纤维状 的小块。反之，结晶时晶体具有柱状或纤维状结晶习性。
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四、层状结构硅酸盐
硅氧四面体通过三个桥氧在二维平面内延伸成一个硅氧四面体 层。 硅氧层中，处于同一平面的三个氧都被硅离子共用而形成一个 无限延伸的六节环层，这三个都是桥氧，电荷以达到平衡。
晶体结构硅酸盐晶体结构
晶体结构硅酸盐晶体结构晶体结构是指晶体中原子、离子或分子的排列方式。
硅酸盐晶体是指以硅酸根为基础的晶体，其中硅离子（SiO_4^4-）与其他阳离子形成网络结构。
硅酸盐晶体结构的研究对于了解晶体的物理性质以及在材料科学中的应用具有重要意义。
硅酸盐晶体结构可以分为四类：随机硅酸盐、连续硅酸盐、不连续硅酸盐、氟硅酸盐。
随机硅酸盐晶体结构是指硅酸盐中的硅酸根离子（SiO_4^4-）和其他离子随机排列的结构。
这类结构的特点是硅酸根离子之间没有明确的排列规律，并且硅酸根离子与其他离子之间的距离也比较随机。
随机硅酸盐晶体结构可以用来制备玻璃等非晶态材料。
连续硅酸盐晶体结构是指硅酸盐中的硅酸根离子（SiO_4^4-）按照一定的排列规律形成的结构。
这类结构的特点是硅酸根离子之间有明确的连接方式，形成一维、二维或三维的网络结构。
连续硅酸盐晶体结构具有较高的晶体度和结晶度，可以用来制备陶瓷等工程材料。
不连续硅酸盐晶体结构是指硅酸盐中的硅酸根离子（SiO_4^4-）与其他离子之间有插入不连续的阳离子，形成硅酸盐层状结构。
这类结构的特点是硅酸根离子之间有明确的排列规律，但是硅酸根离子与其他离子之间的距离不均匀。
不连续硅酸盐晶体结构可以用来制备硅酸钙等复合功能材料。
氟硅酸盐晶体结构是指硅酸盐中的硅酸根离子（SiO_4^4-）的一部分或全部被氟离子（F^-）取代的结构。
这类结构的特点是硅酸根离子与氟离子之间有明确的排列规律，并且形成独特的晶体结构。
氟硅酸盐晶体结构具有特殊的光学、电学和热学性质，可以用来制备光学器件、电子器件和热障涂层等材料。
总之，硅酸盐晶体结构的研究对于深入了解晶体的性质、设计新型材料以及开发新的应用具有重要意义。
随着材料科学的进步和技术的发展，我们对硅酸盐晶体结构的理解将进一步深化，为新材料的开发和应用提供更多的可能性。
硅酸盐晶体结构
滑石 Mg3(Si4O10)(OH)2
白云母为KA12（Si3Al5O10）(OH)2
5、架状结构
连接方式及形状：硅氧四面体4个顶点均与相邻硅氧四面体的顶 点相邻，并向三维空间延伸形成架状结构
桥氧数：4
络阴离子： 石英[SiO2] ； 长石[(AlxSi4-x) O8]x-
Si/O=1:2
-方石英 （存在对称中心）
-鳞石英 （存在对称面）
-石英 （无对称中心和对称面）
两个概念
位移性转变：同质多晶转变不涉及晶体结构中键的破裂和重建， 仅是键长、键角的调整，转变迅速且可逆。
重建性转变：转变都涉及键的破裂和重建，转变速度缓慢。
α－石英
870℃Hale Waihona Puke 1470℃α－鳞石英
α－方石英
1723℃ 熔融石英
§2.3 无机非金属材料的晶体结构
一、典 型 结 构 类 型 二、硅酸盐晶体结构
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一、典 型 结 构 类 型
1. 金刚石结构
7. 萤石型结构
2. 石墨结构 3. NaCl型结构
8. 金红石型结构 Ax2型结构 9. 碘化镉型结构
4. CsCl型结构 AX型结构 10. 刚玉型结构 A2X3型结构
注意Al3+ 所取
1、岛状结构
• 连接方式及形状：硅氧四面体 以孤立状态的单岛状存在，孤 立硅氧四面体间由其他金属阳 离子相连接。
• 桥氧数：0 • 形状：单岛 • 络阴离子： [SiO4]4• Si/O=1:4 • 举例：镁橄榄石Mg2[SiO4]
2、组群状结构
连接方式及形状:两个、三个、四个或六个硅氧四面体连接成单 独的硅氧络阴离子团（双岛状或封闭环状），其间由其他金属阳 离子相连接。
硅酸盐晶体结构讲解
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结构与性质的关系：
结构中每个O2-离子同时和1个[SiO4]和3个[MgO6] 相连接，因此，O2-的电价是饱和的，晶体结构稳定。 由于Mg-O键和Si-O键都比较强，所以，镁橄榄 石表现出较高的硬度，熔点达到1890℃，是镁质耐火 材料的主要矿物。 由于结构中各个方向上键力分布比较均匀，所以， 橄榄石结构没有明显的解理，破碎后呈现粒状。
结构和性质上特征等
2
一、硅酸盐晶体的组成表征、结构特点及分类
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。
14
三、组群状结构
组群状结构是2个、3个、4个或6个[SiO4]四面体通过 共用氧相连接形成单独的硅氧络阴离子团，如图1-33所示。 硅氧络阴离子团之间再通过其它金属离子连接起来，所以， 组群状结构也称为孤立的有限硅氧四面体群。
有限四面体群中连接两个Si4+离子的氧称为桥氧，由 于这种氧的电价已经饱和，一般不再与其它正离子再配位， 故桥氧亦称为非活性氧。相对地只有一侧与Si4+离子相连 接的氧称为非桥氧或活性氧。
第二章 晶体结构(Structure of Crystal)
§２.1 结晶学基础知识
§２.2 晶体中质点的堆积 §２.3 单质晶体结构 §２.4 决定离子晶体结构的基本因素 §２.5 无机化合物结构 §２.6 硅酸盐晶体结构
1
§2.6 硅酸盐晶体结构
铝: 7.45 wt% 硅: 26.0wt% 氧: 49.130wt % 地壳中的优势矿物为硅酸盐和铝硅酸盐 基本结构单元的构造 基本结构单元之间的连接
结构与性质的关系：
结构中每个O2-离子同时和1个[SiO4]和3个[MgO6] 相连接，因此，O2-的电价是饱和的，晶体结构稳定。 由于Mg-O键和Si-O键都比较强，所以，镁橄榄 石表现出较高的硬度，熔点达到1890℃，是镁质耐火 材料的主要矿物。 由于结构中各个方向上键力分布比较均匀，所以， 橄榄石结构没有明显的解理，破碎后呈现粒状。
结构和性质上特征等
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一、硅酸盐晶体的组成表征、结构特点及分类
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。
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三、组群状结构
组群状结构是2个、3个、4个或6个[SiO4]四面体通过 共用氧相连接形成单独的硅氧络阴离子团，如图1-33所示。 硅氧络阴离子团之间再通过其它金属离子连接起来，所以， 组群状结构也称为孤立的有限硅氧四面体群。
有限四面体群中连接两个Si4+离子的氧称为桥氧，由 于这种氧的电价已经饱和，一般不再与其它正离子再配位， 故桥氧亦称为非活性氧。相对地只有一侧与Si4+离子相连 接的氧称为非桥氧或活性氧。
第二章 晶体结构(Structure of Crystal)
§２.1 结晶学基础知识
§２.2 晶体中质点的堆积 §２.3 单质晶体结构 §２.4 决定离子晶体结构的基本因素 §２.5 无机化合物结构 §２.6 硅酸盐晶体结构
1
§2.6 硅酸盐晶体结构
铝: 7.45 wt% 硅: 26.0wt% 氧: 49.130wt % 地壳中的优势矿物为硅酸盐和铝硅酸盐 基本结构单元的构造 基本结构单元之间的连接
硅酸盐晶体的结构特点
硅酸盐晶体的结构特点
硅酸盐晶体是由硅、氧和金属元素构成的化合物，其结构特点包括：
1. 硅氧四面体：硅酸盐的基本结构单元是硅氧四面体，其中硅原子居中心，与四个氧原子形成化学键，而氧原子位于顶角。
2. 晶体结构：硅酸盐晶体多数具有金属阳离子与硅、氧离子结合的空间结构，形成了规则的晶体结构。
不同的阳离子会诱导不同的晶体结构，产生特定的光学和电学性能。
3. 多种硅氧比：在硅酸盐中，硅与氧的原子个数比(硅氧比)可以变化很大，这导致晶体结构的变化，从而影响其物理化学性质。
4. 复杂的连接方式：硅酸盐晶体中，硅氧四面体可以通过顶角共享的方式连接成复杂的网络。
不同连接方式会形成不同的晶体结构，进一步影响其物理化学性质。
5. 离子性：硅酸盐晶体的离子性较强，这与其结构中存在的离子键有关。
硅酸盐晶体结构.
1、岛状硅氧骨干
端氧（活性氧）
桥氧（惰性氧）
2、环状硅氧骨干
孤立四面体[SiO4]4-
两个硅氧四面体共用一个角顶构成双 四面体[Si2O7]6-
硅氧四面体彼此之间共用两个角顶构成封闭的环状[SinO3n]2n-(n≥ 3)
三方环[Si3O9]6-、四方环[Si4O12]8-及六方环[Si6O18]12-
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-
5、架状硅氧骨干
这种络阴离子可用通式
[(AlxSin-x)O2n]x-表示
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
橄榄石Olivine （Mg,Fe)2［SiO4］
橄榄石是地幔岩的主要组成 之一, 随温度压力条 件的增加, 其结构将变为beta相gamma相。
环状结构硅酸盐
绿柱石 化学组成: Beryl Be3Al2[Si6O18], 常含有碱金 属和H2O。 结构特点: 六方晶系，结构中硅氧四面体组成 六联环，环与环之间借Be2+、Al3+相 联。 2+ 3+ Be 作四配位，形成扭曲了的铍氧四面体，Al 作 六配位，形成铝氧八面体。绕c轴方向，上下叠置 的六联环错开一定角度。上下叠置的环仙，形成 了一个巨大的通道，大的阳离子如K+、Cs+，以及 H2O分子即可赋存其中。 晶体形态:单晶体呈柱状，通常发育完整。 物理性质: 呈不同色调的绿色，翠绿色的亚种 称祖母绿(emerald)，蔚蓝色的亚种称海蓝宝石 (aquamarine)，玻璃光泽，硬度7.5~8, 比重 2.66~2.83。 鉴定特征: 以其六方柱状形态和柱面上具纵为 特征。
第二讲 硅酸盐晶体结构
1.链的类型、重复单元与化学式 硅氧四面体通过共用的氧离子相连接，形成向一
维方向无限延伸的链。依照硅氧四面体共用顶点数目 的不同，分为单链和双链两类。
如果每个硅氧四面体通过共用两个顶点向一维
方向无限延伸，则形成单链，见图 。单链结构 以[Si2O6]4-为结构单元不断重复，结构单元的 化学式为[Si2O6]。在单链结构中，按照重复出 现与第一个硅氧四面体的空间取向完全一致的 周期不等，单链分为1节链、2节链、3节链……7 节链等7种类型，见图。
四方环
六元环
O2-有两种位置标高 （1）22, 23, 27, 28（约为25附近）； （2）72, 73,（-27）73, 77, 78（约75附近）
Mg2+有两种位置标高： （1）0, 50；（2）25, 75
绿宝石晶胞在（0001）面上的投影（上半个晶胞）四、链状结构 Nhomakorabea 、层状结构
某些层状矿物还有另外一个特点，
就是单元层之间 结合力很弱，容易 渗入 大量水分子。
如 蒙脱石
五 、层状结构
五 、层状结构
滑石和叶蜡石都是玻璃和陶瓷工业重要原 料
滑石：用于制备绝缘、介电性能良好的
滑石瓷和堇青石瓷。
叶蜡石：常用作硼硅质玻璃中引入
Al2O3的原料。
五 、层状结构
五 、层状结构
(1)高岭石（1:1型） （kaolinite） [SiO4] + [AlO6]
1
O3
Si2
四
2
3
O 2+ OH
单位晶胞
Al 3 (OH)2 图 高岭石晶体结构
八
离子取代很少 化学组成比较纯净 单元层间不容易渗入水分子 阳离子容量小
维方向无限延伸的链。依照硅氧四面体共用顶点数目 的不同，分为单链和双链两类。
如果每个硅氧四面体通过共用两个顶点向一维
方向无限延伸，则形成单链，见图 。单链结构 以[Si2O6]4-为结构单元不断重复，结构单元的 化学式为[Si2O6]。在单链结构中，按照重复出 现与第一个硅氧四面体的空间取向完全一致的 周期不等，单链分为1节链、2节链、3节链……7 节链等7种类型，见图。
四方环
六元环
O2-有两种位置标高 （1）22, 23, 27, 28（约为25附近）； （2）72, 73,（-27）73, 77, 78（约75附近）
Mg2+有两种位置标高： （1）0, 50；（2）25, 75
绿宝石晶胞在（0001）面上的投影（上半个晶胞）四、链状结构 Nhomakorabea 、层状结构
某些层状矿物还有另外一个特点，
就是单元层之间 结合力很弱，容易 渗入 大量水分子。
如 蒙脱石
五 、层状结构
五 、层状结构
滑石和叶蜡石都是玻璃和陶瓷工业重要原 料
滑石：用于制备绝缘、介电性能良好的
滑石瓷和堇青石瓷。
叶蜡石：常用作硼硅质玻璃中引入
Al2O3的原料。
五 、层状结构
五 、层状结构
(1)高岭石（1:1型） （kaolinite） [SiO4] + [AlO6]
1
O3
Si2
四
2
3
O 2+ OH
单位晶胞
Al 3 (OH)2 图 高岭石晶体结构
八
离子取代很少 化学组成比较纯净 单元层间不容易渗入水分子 阳离子容量小
硅酸盐晶体结构
• 结构和性能的关系： • 镁橄榄石结构紧密，静电键也很强，硬度较高，
结构稳定，熔点高达1800℃，是一类重要的耐火材料。 同时在各个方向上结合力分布差异不大，所以没有显 著的解理，常呈粒状。
示意图
无机材料科学基础
50
OH 0 100
OH 50
OH 0
50
13
50
50 75
50
镁橄榄石在（100）面投影
• 按鲍林第一规则: rsi4+ /rO2- =0.041/0.140=0.293 • 所以Si4＋的配位数为4，形成[SiO4]四面
体；rMg2+ /rO2- =0.065/0.140=0.464 ，所以Mg2＋的配位数为 6，形成[MgO6]八面体。 • 按鲍林第三规则，[SiO4]四面体应该孤立存在， 而[MgO6]八面体可以共棱。
75 Al 50
0 50 13
50
镁橄榄石结构中的同晶取代：
无机材料科学基础
➢ 镁橄榄石中的Mg2+可以被Fe2+以任意比例取代，形成铁 橄榄石（FexMg1-x）SiO4固溶体。
➢ 部分Mg2+被Ca2+取代，则形成钙橄榄石CaMgS水iO泥4。的主要 ➢ 如果Mg2+全部被Ca2+取代，则形成-Ca2SiO4组，成即矿-物C2S之，一
无机材料科学基础
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，r si
4+
/rO2-
=0.041/0.140=0.293，Si4＋的配位数为
4，形成[SiO4]四面体。Si－O之间的平均距离为0.160nm，
此值小于硅氧离子半径之和0.181nm，说明硅氧键并非简单
结构稳定，熔点高达1800℃，是一类重要的耐火材料。 同时在各个方向上结合力分布差异不大，所以没有显 著的解理，常呈粒状。
示意图
无机材料科学基础
50
OH 0 100
OH 50
OH 0
50
13
50
50 75
50
镁橄榄石在（100）面投影
• 按鲍林第一规则: rsi4+ /rO2- =0.041/0.140=0.293 • 所以Si4＋的配位数为4，形成[SiO4]四面
体；rMg2+ /rO2- =0.065/0.140=0.464 ，所以Mg2＋的配位数为 6，形成[MgO6]八面体。 • 按鲍林第三规则，[SiO4]四面体应该孤立存在， 而[MgO6]八面体可以共棱。
75 Al 50
0 50 13
50
镁橄榄石结构中的同晶取代：
无机材料科学基础
➢ 镁橄榄石中的Mg2+可以被Fe2+以任意比例取代，形成铁 橄榄石（FexMg1-x）SiO4固溶体。
➢ 部分Mg2+被Ca2+取代，则形成钙橄榄石CaMgS水iO泥4。的主要 ➢ 如果Mg2+全部被Ca2+取代，则形成-Ca2SiO4组，成即矿-物C2S之，一
无机材料科学基础
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，r si
4+
/rO2-
=0.041/0.140=0.293，Si4＋的配位数为
4，形成[SiO4]四面体。Si－O之间的平均距离为0.160nm，
此值小于硅氧离子半径之和0.181nm，说明硅氧键并非简单
第二章4硅酸盐晶体结构
第四节
硅酸盐晶体结构
硅酸盐为主要由硅和氧组成的晶体，是地球上主要矿
物。其成分复杂，结构形式多样，晶体结构有以下特点：
（1）基本结构单元为硅氧四面体[SiO4]4-。硅氧结合为 50%的离子键和50%的共价键。
（2）晶格中，Si4+间只通过O2-连接。 （3）每一个O2-只连接2个硅氧四面体，或以一个键与其 他非Si4+如Al3+、Mg2+等结合，形成不同的硅酸盐。 （4）硅氧四面体只共顶连接，可形成单链、双链、层状、 网状等复杂结构。
（2）双链：两条相同的单链通过非桥氧相连，形成双链结
构，其结构单元为[Si4O11]6- 。
单 链
双 链
四、层状结构
1、层结构 （1）复网层结构单元： 硅氧四面体层(上部)+八面体层(中部)+硅氧四面体层(下部) （2）单网层结构单元： 八面体层(上部)+硅氧四面体层(下部)
硅氧四面体层状结构
2、硅氧四面体层结构 （1）Si4+以三个公共氧连接成二维的六边形网络。 （2）Si4+通过O2-连接，一个O2-连接两个Si4+。 （3）Si4+中，仅有一个非桥氧且与金属离子连接，构成 复网或单网层。
（4）层状结构的络阴离子为[Si4O10]4活性氧 非活性氧
3、典型结构
（1）Mg3[Si4O10](OH)2(滑石)结构 属单斜晶系，复网层结构。
上、下层为硅氧四面体，其非桥氧朝向中间的[MgO4(OH)2] 八面体层。
பைடு நூலகம்每一层单元内，电价饱和，层单元之间为范德华力结合。 加热可使滑石脱水，转变为斜顽火辉石Mg2[Si2O6]（制造 玻璃和陶瓷的原料）
一、岛状结构
硅酸盐晶体结构
硅酸盐为主要由硅和氧组成的晶体，是地球上主要矿
物。其成分复杂，结构形式多样，晶体结构有以下特点：
（1）基本结构单元为硅氧四面体[SiO4]4-。硅氧结合为 50%的离子键和50%的共价键。
（2）晶格中，Si4+间只通过O2-连接。 （3）每一个O2-只连接2个硅氧四面体，或以一个键与其 他非Si4+如Al3+、Mg2+等结合，形成不同的硅酸盐。 （4）硅氧四面体只共顶连接，可形成单链、双链、层状、 网状等复杂结构。
（2）双链：两条相同的单链通过非桥氧相连，形成双链结
构，其结构单元为[Si4O11]6- 。
单 链
双 链
四、层状结构
1、层结构 （1）复网层结构单元： 硅氧四面体层(上部)+八面体层(中部)+硅氧四面体层(下部) （2）单网层结构单元： 八面体层(上部)+硅氧四面体层(下部)
硅氧四面体层状结构
2、硅氧四面体层结构 （1）Si4+以三个公共氧连接成二维的六边形网络。 （2）Si4+通过O2-连接，一个O2-连接两个Si4+。 （3）Si4+中，仅有一个非桥氧且与金属离子连接，构成 复网或单网层。
（4）层状结构的络阴离子为[Si4O10]4活性氧 非活性氧
3、典型结构
（1）Mg3[Si4O10](OH)2(滑石)结构 属单斜晶系，复网层结构。
上、下层为硅氧四面体，其非桥氧朝向中间的[MgO4(OH)2] 八面体层。
பைடு நூலகம்每一层单元内，电价饱和，层单元之间为范德华力结合。 加热可使滑石脱水，转变为斜顽火辉石Mg2[Si2O6]（制造 玻璃和陶瓷的原料）
一、岛状结构
2. 硅酸盐晶体结构
•
层状硅酸盐晶体结构的基本单元：硅氧四面体 层和含有氢氧的铝氧八面体层和镁氧八面体层。 • 两种八面体： • （１）二八面体：八面体以共棱方式相连，八面体 中的O2-离子只被两个阳离子所共用，这种八面体 称为二八面体。Al-O八面体即是二八面体。 • （２）三八面体：八面体以共棱方式相连，八面体 中的O2-离子被三个阳离子所共用，这种八面体称 为三八面体。Mg-O八面体即是三八面体。
30
2）透辉石
透辉石的 化学式是 CaMg(Si206)， 其结构属单斜晶 系。空间群为 C2∕c, ao=0.9746nm bo=0.8899nm co=0.5250nm β=105o37’ 。沿c 轴方向延伸的单
2 41 -2 Ca 10 52 -9 48 2 41 40 25 -25 -9ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ52 C0=0.524nm -2 59 60 75 10 -25 9 48 2 Mg 52 31 59 -8 -2 Ca -10 10 75 60 Mg 2 Mg 48 -19 9 25 25 42 9 -31 41 2 Ca 60 Ca -10 25 40 Mg -2 59 -25 -19 42 -25 -9 40
19
• 第三规则
在配位结构中，公用多面体的棱，特别
是公用多面体的面将会降低结构的稳定性。对于高电
价和低配位数的正离子，这一效应特别显著。
• 第四规则
在含有一种以上正离子的晶体中，电价
大、配位数低的那些正离子倾向于不公用多面体的点、 棱、面等几何元素。 • 第五规则 晶体中实质不同的组成者的种数一般趋 于最小限度。
•
C0
Si
Al(Mg)
H2O
(A)
40
2）、高岭石结构： 高岭石的化学式 为A14(Si4010)(OH)8或 写成Al203· 2SiO2· 20。 2H 结构属于三斜晶系， 空间群为C1 ao=0.5139nm bo=0.8932nm co=0.7371nm α=91o36’ β=104o48’ r=89o54’ Z＝1。 是1：1型，层间为氢 键。
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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。
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化学式 3MgO· 2SiO2· 2O， 2H
重叠，相差 ，环与环之间 30
不直接相连，通过Al3+和Be2+联 系起来，Be-O→[BeO4]四面体， Al-O→[AlO6]八面体，[BeO4] 与[AlO6]共棱相连。
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结构与性质的关系：绿柱石结构的六节环内没有
其它离子存在，使晶体结构中存在大的环形空腔，
当有电价低、半径小的离子（如Na+）存在时，在
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二、岛状结构 化合物分子式： 2R2O· 2→R4[SiO4] SiO 2RO· 2→R2[SiO4] SiO RO2· 2→R[SiO4] SiO
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镁橄榄石（M2S)结构
（1）鲍林规则 1）
rSi 4 rO 2
rMg 2 rO 2
0.039 0.295 ，Si-O→[SiO4]四面体 0.132
四节环
六节环
四个桥氧
六个桥氧
Si:O=1:3
R
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双四面体
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三节环和六节环
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③链状硅酸盐
单链：[SiO4]在一维方向通过桥氧 相连，Si:O=1:3
双链：两个[SiO4]单链在一维方向 通过桥氧相连4:11
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④层状硅酸盐
[SiO4]在二维方向通过桥
[Si4O10]n4n-。
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（3）对每一个[SiO4]，其中三个氧又与另外Si4+相连， 只有一个活性氧，这个活性氧因价态未饱和，不 稳定，所以它可以同其它阳离子相连接，如Al3+、
Mg2+、Ca2+、Fe2+、Li+、Na+、K+等。
（4）层内键力》层间键力，易沿层间解理。
（5）硅氧层可以分两类：
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阳离子发生取代可生成一系列云母，如：Al3+被Mg2+取代，
生成金云母，较多Mg2+被Fe2+取代则生成黑云母等。金云
母加层水即为蛭石。
云母可作为新型电绝缘材料和微晶玻璃材料，近代科学中， 云母陶瓷：抗腐蚀、热冲击、机械强度高、介电性好。云 母微晶玻璃：高强、热冲击、切割、用于国防。
高的[SiO4]通过桥氧彼此相连。
各离子群形成螺旋状，关在同 一状态下逆时针旋转， 50→83→116
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α-石英与β-石英结构区别
β-石英中 Si4+发生错动，Si-O-Si 位置略有改动，键角发生变化， 晶格发生变形，使对称性下降，六次对称轴变为三次对称轴。
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3、石英结构 α-石英 β-石英 六方晶系，P6222 空间群，a=0.496nm，c=0.545nm。 三方晶系，P3121 空间群,a=0.49nm,c=0.539nm.
从 α-石英在（0001）面上的投影图可知
€每个Si4+周围的四个O2-，两个
比Si4+低，每个[SiO4]上离子排 列在高度不同的三层，不同标
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1) 结构组成： 一层硅氧四面体层与一层[Al（OH）6]八面体层组成，两层结合 时，[SiO4]层中活性氧进入[Al（OH）6]中，取代1/3（OH-）形 成[AlO2（OH）4]八面体→高岭石结构。
高岭石晶体结构 （a）在（001）面投影;，（b）（010）面投影，（100）面投影图
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(2) α-鳞石英结构
六方晶系，P63/mmc 空间群， a=0.5.3nm，c=0.822nm， [SiO4]四面体组成六方片状 网络，构成无限骨架，六方网 层平行于（0001）面，每层 [SiO4]四面体顶角交替地向上、 向下，各层间顶角对顶角相 互连接组成空心结构网架， Si4+和 O2-都按六方底心格子排 列，这是比较理想化的，对低温 鳞石英至今还没有准确结构方案， 有人认为是单斜晶系。
0.078 0.59 ，Mg-O→[MgO6]八面体 0.132
2） S SiO
4 2 1 1 ， S Mg O 6 3 4
2 S SiO i S Mg O , i 1, 3
一个 O2-同时连接一个 Si4+和 3 个 Mg2+或三个[MgO6]八面体和一个[SiO4] 四面体共顶相连。
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2）结构表示法 按电价高低写出各金属元素，再写Si-O结合情况， 最后写羟基。 如高岭土，Al2[Si2O5](OH)4 绿柱石Be3Al2[Si6O18]
透闪石： 2CaO· 5MgO· 8SiO2· 2O H
Ca2Mg5[Si8O22](OH)2或Ca2Mg5[Si4O11]2(OH)2双链
Al2[Si4O10]（OH）2
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与高岭石的最大区别：
①由二层结构→三层结构
②Al3+八面体由原来AlO2(OH)4)→AlO4(OH)2)，结构水降低。 ③复网层间为范氏力结合，原来结构一端为O2-，一端为OH-， 变成现在两端均为O2-。 ④C轴比高岭石大的多，叶腊石是生产半硅质耐火材料原料。
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2)蒙脱石（微晶高岭石）是膨润土的主要成分。 化学式：Al2O3· 4SiO2· 2O+n H2O H Al2[Si4O10]（OH）2 · H2O n
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3)滑石
化学式：3MgO· 4SiO2· 2O H Mg3[Si4O10](OH)2 构成：把叶腊石结构中Al3+用Mg2+取代，为保持电中性，3个
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高岭石结构投影图
结构特点： a) 单网层、一层[SiO4]与一层 [AlO2(OH)4] 相连。 b) 二八面体，三价Al3+填充八面体 空隙， 只填充2/3个。 a) 单网层的一侧为OH-，另一侧为O2-，层 与层间主要为氢键结合。 • 从（001）面投影图可见，[SiO4] 四面 体组成的六节环与[AlO2（OH）4]组成 的六节环的位置是错开的，降低了晶体 结构的对称。 （2）在自然界中常见的高岭石类矿物是高岭 石、地开石、珍珠陶土。
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双层结构
三层结构 皂石 蛭石 层间水 金云母
三 八 面 体
叶蛇纹石
第三层
层间水 -Si 滑石 +Al+k
二 八 面 体
-2Al+3Mg 第三层 高岭石
层间水 多水高岭石
-2Al+3Mg
叶腊石
-2Al+3Mg
白云母
-Si +Al+k 层间水
蒙脱石
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六 架状硅酸盐
ڻ最大特点：每个[SiO4]中
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(4)属于该类型结构有： Zr[SiO4]、(Mg、Fe)2 [SiO4]或(Ca、Mg) 2[SiO4]橄榄石，
三石（硅线石，红柱石，兰晶石），水泥熟料中γ-C2S（γCa2 [SiO4]）。
（５）结构与性质的关系：由于Mg-O键和Si-O键都比较
强，所以镁橄榄石表现出较高的硬度，熔点达到1890℃， 是镁质耐火材料的主要矿物，同时，由于各个方向上键力 分布比较均匀，所以橄榄石结构没有明显的解理，破碎后 呈现粒状。
1.4.3
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。
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化学式 3MgO· 2SiO2· 2O， 2H
重叠，相差 ，环与环之间 30
不直接相连，通过Al3+和Be2+联 系起来，Be-O→[BeO4]四面体， Al-O→[AlO6]八面体，[BeO4] 与[AlO6]共棱相连。
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结构与性质的关系：绿柱石结构的六节环内没有
其它离子存在，使晶体结构中存在大的环形空腔，
当有电价低、半径小的离子（如Na+）存在时，在
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二、岛状结构 化合物分子式： 2R2O· 2→R4[SiO4] SiO 2RO· 2→R2[SiO4] SiO RO2· 2→R[SiO4] SiO
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镁橄榄石（M2S)结构
（1）鲍林规则 1）
rSi 4 rO 2
rMg 2 rO 2
0.039 0.295 ，Si-O→[SiO4]四面体 0.132
四节环
六节环
四个桥氧
六个桥氧
Si:O=1:3
R
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双四面体
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三节环和六节环
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③链状硅酸盐
单链：[SiO4]在一维方向通过桥氧 相连，Si:O=1:3
双链：两个[SiO4]单链在一维方向 通过桥氧相连4:11
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④层状硅酸盐
[SiO4]在二维方向通过桥
[Si4O10]n4n-。
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（3）对每一个[SiO4]，其中三个氧又与另外Si4+相连， 只有一个活性氧，这个活性氧因价态未饱和，不 稳定，所以它可以同其它阳离子相连接，如Al3+、
Mg2+、Ca2+、Fe2+、Li+、Na+、K+等。
（4）层内键力》层间键力，易沿层间解理。
（5）硅氧层可以分两类：
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阳离子发生取代可生成一系列云母，如：Al3+被Mg2+取代，
生成金云母，较多Mg2+被Fe2+取代则生成黑云母等。金云
母加层水即为蛭石。
云母可作为新型电绝缘材料和微晶玻璃材料，近代科学中， 云母陶瓷：抗腐蚀、热冲击、机械强度高、介电性好。云 母微晶玻璃：高强、热冲击、切割、用于国防。
高的[SiO4]通过桥氧彼此相连。
各离子群形成螺旋状，关在同 一状态下逆时针旋转， 50→83→116
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α-石英与β-石英结构区别
β-石英中 Si4+发生错动，Si-O-Si 位置略有改动，键角发生变化， 晶格发生变形，使对称性下降，六次对称轴变为三次对称轴。
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3、石英结构 α-石英 β-石英 六方晶系，P6222 空间群，a=0.496nm，c=0.545nm。 三方晶系，P3121 空间群,a=0.49nm,c=0.539nm.
从 α-石英在（0001）面上的投影图可知
€每个Si4+周围的四个O2-，两个
比Si4+低，每个[SiO4]上离子排 列在高度不同的三层，不同标
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1) 结构组成： 一层硅氧四面体层与一层[Al（OH）6]八面体层组成，两层结合 时，[SiO4]层中活性氧进入[Al（OH）6]中，取代1/3（OH-）形 成[AlO2（OH）4]八面体→高岭石结构。
高岭石晶体结构 （a）在（001）面投影;，（b）（010）面投影，（100）面投影图
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(2) α-鳞石英结构
六方晶系，P63/mmc 空间群， a=0.5.3nm，c=0.822nm， [SiO4]四面体组成六方片状 网络，构成无限骨架，六方网 层平行于（0001）面，每层 [SiO4]四面体顶角交替地向上、 向下，各层间顶角对顶角相 互连接组成空心结构网架， Si4+和 O2-都按六方底心格子排 列，这是比较理想化的，对低温 鳞石英至今还没有准确结构方案， 有人认为是单斜晶系。
0.078 0.59 ，Mg-O→[MgO6]八面体 0.132
2） S SiO
4 2 1 1 ， S Mg O 6 3 4
2 S SiO i S Mg O , i 1, 3
一个 O2-同时连接一个 Si4+和 3 个 Mg2+或三个[MgO6]八面体和一个[SiO4] 四面体共顶相连。
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2）结构表示法 按电价高低写出各金属元素，再写Si-O结合情况， 最后写羟基。 如高岭土，Al2[Si2O5](OH)4 绿柱石Be3Al2[Si6O18]
透闪石： 2CaO· 5MgO· 8SiO2· 2O H
Ca2Mg5[Si8O22](OH)2或Ca2Mg5[Si4O11]2(OH)2双链
Al2[Si4O10]（OH）2
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与高岭石的最大区别：
①由二层结构→三层结构
②Al3+八面体由原来AlO2(OH)4)→AlO4(OH)2)，结构水降低。 ③复网层间为范氏力结合，原来结构一端为O2-，一端为OH-， 变成现在两端均为O2-。 ④C轴比高岭石大的多，叶腊石是生产半硅质耐火材料原料。
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2)蒙脱石（微晶高岭石）是膨润土的主要成分。 化学式：Al2O3· 4SiO2· 2O+n H2O H Al2[Si4O10]（OH）2 · H2O n
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3)滑石
化学式：3MgO· 4SiO2· 2O H Mg3[Si4O10](OH)2 构成：把叶腊石结构中Al3+用Mg2+取代，为保持电中性，3个
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高岭石结构投影图
结构特点： a) 单网层、一层[SiO4]与一层 [AlO2(OH)4] 相连。 b) 二八面体，三价Al3+填充八面体 空隙， 只填充2/3个。 a) 单网层的一侧为OH-，另一侧为O2-，层 与层间主要为氢键结合。 • 从（001）面投影图可见，[SiO4] 四面 体组成的六节环与[AlO2（OH）4]组成 的六节环的位置是错开的，降低了晶体 结构的对称。 （2）在自然界中常见的高岭石类矿物是高岭 石、地开石、珍珠陶土。
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双层结构
三层结构 皂石 蛭石 层间水 金云母
三 八 面 体
叶蛇纹石
第三层
层间水 -Si 滑石 +Al+k
二 八 面 体
-2Al+3Mg 第三层 高岭石
层间水 多水高岭石
-2Al+3Mg
叶腊石
-2Al+3Mg
白云母
-Si +Al+k 层间水
蒙脱石
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六 架状硅酸盐
ڻ最大特点：每个[SiO4]中
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(4)属于该类型结构有： Zr[SiO4]、(Mg、Fe)2 [SiO4]或(Ca、Mg) 2[SiO4]橄榄石，
三石（硅线石，红柱石，兰晶石），水泥熟料中γ-C2S（γCa2 [SiO4]）。
（５）结构与性质的关系：由于Mg-O键和Si-O键都比较
强，所以镁橄榄石表现出较高的硬度，熔点达到1890℃， 是镁质耐火材料的主要矿物，同时，由于各个方向上键力 分布比较均匀，所以橄榄石结构没有明显的解理，破碎后 呈现粒状。
1.4.3