第十六讲 第19章 含氧盐(1)：硅酸盐总论
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个论--含氧盐--硅酸盐2
高岭石（Kaolinite)
高岭石属于粘土矿物，其化学组成为 Al4[Si4O10]· (OH)2，晶体属三斜晶系的层状结构硅酸盐 矿物，晶体结构属于TOa型。
结构单元层由一硅氧四面体片和一八面体片组成， 沿Z轴方向叠置而成。结构单元层间以微弱的氢键相 连，并且能阻止水分子进入层间。
晶体细小（0.2～5μ m），多呈隐晶质、粉末状、 疏松块状集合体。白或浅灰、浅绿、浅黄、浅红等颜 色，条痕白色，土状或蜡状光泽；平行{001}完全解 理；摩氏硬度2-3，比重2.61-2.68。 吸水性强，吸水后具有可塑性，但不膨胀；干土块 具粗糙感。 成因产状：高岭石主要由含铝硅酸盐的火成岩和变 明末，在景德镇高岭村开 质岩在酸性介质环境中经过风化或低温热液交代变化 采此矿，命名为高岭土。后 而成。
层状结构硅酸盐
概述
凡是硅氧四面体以三个角顶彼此相连，分布在同一个平面内的硅 酸盐矿物，都属于层状结构硅酸盐 ，其结构可由四面体片（T）和 八面体片（O）组成不同形式。 四面体片（T）
指硅氧四面体[SiO4]彼此以三个角顶相连，形成两维延展的网层， 以字母T表示。
八面体片（O） 指与上下两层四面体片以顶角氧（或OH）相对，并相互以最紧 密堆积的位置错开叠置，在其间形成八面体空隙，充填六次配位的 是Mg，Al，配位八面体共棱联结形成八面体片，以字母O表示。
翡翠Jadeite
是一种以硬玉为主的纤维状、 致密块状的钠铝硅酸盐矿物集合 体，化学分子式为NaAl[Si2O6] 翡翠的A货、B货和C货的含意： A货：是指未经任何人工化学处理的天然翡翠货品，成 分、结构、颜色、透明度均保持自然状态的属性，仅通过 机械加工改变了形状的翡翠。 B货：指本来是低档翡翠，经强酸处理漂洗，去除杂质 杂色，保留了绿色、紫色，再用环氧树脂固结，颜色、玉 质是天然的（真的），但结构已被破坏的翡翠，较长时间 后，其色、质均会变差。 C货：指经过人工添加外来染料或药品处理后的翡翠及 其成品，玉质是真的，颜色是人工加入的.
第十六章 含氧盐矿物
【形态】 晶体常呈菱面体状，不如方解石 形态多样，晶面常弯曲成马鞍状，聚片双晶 常见；集合体常呈粒状、致密块状，有时呈 多孔状、肾状。 【物理性质】 纯者多为白色，含铁者灰 色—暗褐色，含铁白云石风化后，表面变为 褐色； 玻璃光泽。完全解理，解理面常弯曲。硬度 3.5～4。相对密度2.86，随成分中Fe、Mn、 Pb、Zn含量的增多而增大。有些白云石在阴 极射线作用下发鲜明的橘红光。
【形态】 晶体少见，通常呈柱状、针状或 纤维状。集合体呈晶簇状、肾状、葡萄状、 皮壳状、充填脉状、粉末状、土状等。 在肾状集合体内部具有同心层状或放射纤维 状的特征，由深浅不同的绿色至白色组成环 带。 土状孔雀石称为铜绿(或称石绿)。
【物理性质】 一般为绿色、但色调变化较大， 从暗绿、鲜绿到白色；浅绿色条痕；玻璃至 金刚光泽，纤维状者呈丝绢光泽。完全解理。 硬度3.5～4。相对密度3.9～4.0。
碳酸盐矿物物理性质：硬度不大，一般在3左 右，硬度最大也不超过4.5，非金属光泽，大 多数为无色或白色，含铜者呈鲜绿或鲜蓝色， 含锰者呈玫瑰红色，含稀土或铁者呈褐色。
1、方解石 Ca［CO3］ 【化学组成】常含Mn、Fe、Zn、Mg、Pb、Sr、 Ba、Co等类质同像替代物；当它们达一定的 量时，可形成锰方解石、铁方解石、锌方解 石、镁方解石等变种。此外，晶体中还常见 水镁石、白云石、铁的氢氧化物及氧化物、 硫化物、石英等机械混入物。
2、菱镁矿—菱铁矿 Mg［CO3］—Fe［CO3］ 【化学组成】Mg［CO3］与Fe［CO3］之间可 形成完全类质同像，有时具有Mn、Ca、Ni、 Si等混入物。 【晶体结构】三方晶系； 【形态】 晶体呈菱面体状、短柱状或偏三 角面体状。通常呈粒状、土状、致密块状集 合体；
【物理性质】 富Mg端员白色或浅黄白色、 灰白色，有时带淡红色调，富Fe者呈黄至褐 色、棕色；玻璃光泽。完全解理。硬度 3.5～4.5。相对密度2.9～4.0，富Fe者相对 密度和折射率均增大。 【成因及产状】 菱镁矿主要由含Mg热液交 代白云石及超基性岩而成，此外也有沉积型。 菱铁矿也具有沉积型和热液型两种。
矿物学简明教程（含氧盐）
矿物学简明教程（含氧盐）第四大类含氧盐本章概要1)含氧盐矿物主要类型及其络阴离子基本单位2)硅氧骨干类型、特点；铝的作用及其成因意义；硅酸盐看矿物晶体化学对形态物性的约束。
3)辉石式链、角闪石式链结构；骨干外阳离子与对称；链状结构与解理关系；完全类质同象系列端员矿物成分、物性、成因、产状的渐变。
4)TO(1:1)型、TOT(2:1)型、二八面体型、三八面体型结构；层间域及层间组分对矿物性质的约束；不同结构型代表性矿物；混层矿物。
5)长石族分类、长石双晶、似长石成分与成因、沸石结构特点。
概述含氧盐是金属阳离子和含氧酸根(如硫酸根巧[SO4]2-、碳酸根[CO3]2--等结合而成的化合物。
本大类矿物在自然界分布极广，其种数占已知矿物种数的2/3，而重量则超过地壳总最的4/5，它们不仅是构成三大类岩石的主要矿物，而且也是工业上不可缺少的矿物资源。
根据含氧酸种类不同，本大类分为八类。
（1）硅酸盐类；（2）硼酸盐类；（3）磷酸盐、砷酸盐、钒酸盐类；（4）钨酸盐、钼酸盐类；（5）铬酸盐类；（6）硫酸盐类；（7）碳酸盐类；（8）硝酸盐类。
在含氧盐晶体结构中，含氧酸根呈独立的阴离子团存在，称为络阴离子。
各种络阴离子的形状、半径、电价以及某些化学特性的差別，对矿物的化学成分、物理性质以及成因有决定性的影响（表30）。
一般地讲，络阴离子的负电价越高、其无水正盐的硬度越大，越倾向于高温、内生条件下形成，如橄榄石(Mg,Fe)2SiO 4等硅酸盐;反之,则矿物的硬度越低、溶解度大，倾向于外生低温条件下形成，如硫酸盐、硝酸盐等。
伹是，由于含氧盐类多，成分和构造者都很复杂，同一类矿物的性质和成因会有很大的差异。
参加含氧盐晶格的金属阳离子种类极为广泛。
总的来看，以惰性气体型离子最为重要，其次为部分过渡型离子。
铜型离子较少进入含氧盐。
金属阳离子和络阴离子的组合，往往存在一定规律。
一般说来，阳离子半径大小，电价髙低，与络阴离子的节径和电价是相适应的。
硅酸盐矿物PPT课件
2、硅氧骨干： [SiO4]四面体以共角顶的方式连接 形成各种形式的硅氧骨干：
•1
第二十一章 含氧盐大类（一）
——硅酸盐类
概述
岛状骨干：包括孤立的[SiO4]，也包括双四面体 [Si2O7]
桥氧
O
Si
[SiO4]
O
Si
[S iO 4]
桥氧：惰性氧，无电价
端氧：活性氧，有一剩余电荷，有电价。
•2
第二十一章 含氧盐大类（一）
但大多数教科书都认为Si-O键为共价键。
•12
第二十一章 含氧盐大类（一）
——硅酸盐类
概述
M-O键：主要是离子键，因为[SiO4]四面体 是一个带负电荷的离子团，骨干外阳离子
M大多是易于失去电子的金属阳离子。
•13
第二十一章 含氧盐大类（一）
——硅酸盐类
概述
5、Si—O 键长、键角，Si—O配位形式：
5、结构紧密度与硅氧骨干的关系？ 6、类质同像的难易度与硅氧骨干的关系？
•24
岛状、环状结构硅酸盐亚类
概述
包括： 单岛状：[SiO4]：锆石、橄榄石、石榴子石、红柱
石-蓝晶石、黄玉、榍石、十字石
双岛状： [Si2O7]：绿帘石
六方(复三方)环状： [SinO3n]：绿柱石、电气石、堇青石
•25
主要矿物简介－－锆石：
干的形状会产生一些影响：
例1：单链硅酸盐中，骨干外是[MgO6]还是 [CaO6]，会使单链产生变形。（图片）
例2：层状硅酸盐中，如果骨干外八面体层与 层状骨干四面体层不匹配，则会使层状骨干 产生波浪状变形。（图片）
•17
辉石单链与硅灰石单链
返回
叶蛇纹石结构波浪变形 返回
硅酸盐课件
Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 （Na2O•CaO•6SiO2）
以黏土和石灰石为主要原料
• 经研磨、混合后在水泥回转炉中煅 烧，再加入适量石膏，研成细粉就 得到水泥。
• 石膏—作用是调节水泥硬化速度。
⑶普通硅酸盐水泥的成分：
硅酸三钙(3CaO·SiO2) 硅酸二钙(2CaO·SiO2) 混合物 铝酸三钙(3CaO·Al2O3)
主要原料：粘土、石英砂；经高温烧结而成。
日用器皿、建筑饰材、卫生洁具
新型无机非金属材料
传统无机非金属材料：玻璃、水泥、陶瓷 新型无机非金属材料：
新型陶瓷
高温结构陶瓷、压电陶瓷 透明陶瓷、超导陶瓷等
氮化硅陶瓷
氧化铝透明陶瓷管
哥伦比亚航天飞机
二氧化硅 SiO2
1.二氧化硅的存在形式
结晶形 无定形
统称 硅石
水晶
结晶的二氧化硅——石英
玛瑙
二氧化硅的基本结构单元 是 正四面 体，每个Si周围
结合 4 个O， Si在中心，
O在四个顶角；
许多这样的四面体又通过
Si O
顶角的O 相连，每个O为 两个四面体所共有，即每
个O周围跟 2 个Si结合。
方程式： Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3 （胶体） +Na2CO3 Na2SiO3+2H2O+2CO2=H2SiO3 （胶体） +2NaHCO3
硅酸凝胶经干燥脱水就形成硅酸干凝 胶，称为“硅胶”。
硅胶多孔，吸附水份能力强，常用作 实验室和袋装食品、瓶装药品等的干 燥剂，也可以用作催化剂的载体。
（1）与氟气反应：Si + 2F2 SiF4 （2）与氢氟酸反应：Si + 4HF SiF4↑+ 2H2 ↑ （3）与氢氧化钠溶液反应：
以黏土和石灰石为主要原料
• 经研磨、混合后在水泥回转炉中煅 烧，再加入适量石膏，研成细粉就 得到水泥。
• 石膏—作用是调节水泥硬化速度。
⑶普通硅酸盐水泥的成分：
硅酸三钙(3CaO·SiO2) 硅酸二钙(2CaO·SiO2) 混合物 铝酸三钙(3CaO·Al2O3)
主要原料：粘土、石英砂；经高温烧结而成。
日用器皿、建筑饰材、卫生洁具
新型无机非金属材料
传统无机非金属材料：玻璃、水泥、陶瓷 新型无机非金属材料：
新型陶瓷
高温结构陶瓷、压电陶瓷 透明陶瓷、超导陶瓷等
氮化硅陶瓷
氧化铝透明陶瓷管
哥伦比亚航天飞机
二氧化硅 SiO2
1.二氧化硅的存在形式
结晶形 无定形
统称 硅石
水晶
结晶的二氧化硅——石英
玛瑙
二氧化硅的基本结构单元 是 正四面 体，每个Si周围
结合 4 个O， Si在中心，
O在四个顶角；
许多这样的四面体又通过
Si O
顶角的O 相连，每个O为 两个四面体所共有，即每
个O周围跟 2 个Si结合。
方程式： Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3 （胶体） +Na2CO3 Na2SiO3+2H2O+2CO2=H2SiO3 （胶体） +2NaHCO3
硅酸凝胶经干燥脱水就形成硅酸干凝 胶，称为“硅胶”。
硅胶多孔，吸附水份能力强，常用作 实验室和袋装食品、瓶装药品等的干 燥剂，也可以用作催化剂的载体。
（1）与氟气反应：Si + 2F2 SiF4 （2）与氢氟酸反应：Si + 4HF SiF4↑+ 2H2 ↑ （3）与氢氧化钠溶液反应：
硅酸盐材料(精品课件)
二、陶瓷
陶器的发明是人类早期科学技术发展史上的一个重要的里程碑， 是人类第一次学会用黏土等天然物为原料，通过物理方法和化学反应 制造出来的一种有用的人造材料。
我们在日常生活中接触过哪些陶瓷制品?
我国陶都江苏宜兴的陶 器和瓷都江西景德镇的 瓷器，在世界上都享有 声誉。瓷器（英文名 china）成为中华民族 文化的象征之一。
Na2SiO3的水溶液俗称“水玻璃”，常 用作粘合剂。
花岗岩猫头鹰
墨绿色花岗岩
硅酸盐的表示方法
几种天然硅酸盐的化学式如下：
高岭土
Al2O3·2SiO2·2H2O
白云母 K2O·3Al2O3·6SiO2
石棉 CaO·3MgO·4SiO2
正长石 K2O·Al2O3·6SiO2
硅酸盐的成分大多比较复 杂，通常写成氧化物的形式。 氧化物的顺序：活泼金属 氧化物→较活泼金属氧化物 →二氧化硅→水 氧化物前系数的确定：除 氧元素外，其他的元素按配 置前后原子个数守恒原则配 置系数。
陶瓷具有抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等许多优点。 一些耐高温、耐高压的新型陶瓷被用来代替钢材使用。生活餐具、 电器绝缘瓷、实验室坩埚和蒸发皿。
享 有 盛 誉 的主要原料 粘土 石灰石
研磨 混合
主要设备
煅烧 (回转窑)
反应条件
加入 石膏
主要成分
水泥
主要性能 水硬性 （水泥与水掺和、搅拌并 经静置后很容易凝固变硬 ，这就叫做水泥的 水硬性）
硅酸钠(Na2SiO3)、硅酸钙(CaSiO3)、二氧化硅(SiO2)
玻璃为什么可以被人工吹制成形状不同的 制品？ 玻璃没有一定的熔点，而是在某个 范围内逐渐软化，在软化状态时， 可以被吹成任何形状的制品． 玻 璃 态 物 质
硅酸盐
基本结构
由于其结构上的特点，种类繁多（硅酸盐矿物的基本结构是硅――氧四面体；在这种四面体内，硅原子占据 中心，四个氧原子占据四角。这些四面体，依着四面体，依着不同的配合，形成了各类的硅酸盐）。硅酸盐结构 众多、种类繁多：有岛状的橄榄石、层状的石英、环状的蒙脱石等。它们大多数熔点高，化学性质稳定，是硅酸 盐工业的主要原料。硅酸盐制品和材料广泛应用于各种工业、科学研究及日常生活中。
常见分类
例如：硅酸钠： 【 】 石棉：·3·4 【 】 长石： · ·6 【 】 普通玻璃的大致组成： 6 【 】 水泥的主要成分：3CaO· 【 】，2· 【 】 矿物学上，硅酸盐矿物按其分子结构分为以下类别： 橄榄石(单正四面体) -岛状硅酸盐类 绿帘石(double tetrahedra) -岛状硅酸盐类 电气石(rings of tetrahedra) -环状硅酸盐类 辉石(single chain) -链状硅酸盐类 角闪石(double chain) -链状硅酸盐类
谢谢观看
1仪器与试剂
仪器:家用微波炉。
试剂:水泥熟料标样;普通硅酸盐水泥标样;水泥生料标样;TEA(三乙醇胺)(体积配合比1:2);盐酸;KOH溶 液;EDTA标样;钙黄绿素-甲基百里香酚蓝-酚酞混合指示剂(CMP混合指示剂)。
2实验方法
(1)EDTA标液的标定
首先取一定体积的CaCO3溶液稀释8倍,如在实际的实验过程之中,吸取了10mL该溶液稀释至80mL,然后加入适 量的CMP混合指示剂,在磁力搅拌器搅拌的作用下滴加200g/L的KOH溶液之后一直到出现绿色荧光之后再滴定过量 2mL左右。以EDTA标液滴定溶液滴定至绿色荧光消失且呈现红色。
(2)样品的消解
a.首先对水泥熟料标样或普通硅酸盐水泥标样的消解:称取0.1000g已于105～110℃烘过两个小时的水泥熟料 标样或是普通硅酸盐水泥标样,放入400mL的烧杯之中,加入20～30mL的蒸馏水与3～4mL体积配合比为1:1的盐酸 溶液中对样品进行溶解,盖上表面皿,放入微波炉加热消解,取出,冷却至室温,定容于100mL的容量瓶之中,待用。
第十一章 第四大类：含氧盐(一)(硅酸盐类)
角闪石族石棉 自然界中的石棉主要有两类，一为蛇纹石石棉（也称温石棉石族中的呈纤维状的矿物，统称角闪石石棉。即为：
斜方角闪石亚族：直闪石石棉 单斜面角闪石亚族：镁铁闪石石棉 铁闪石石棉 透闪石石棉 阳起石石棉 镁钠闪石石棉 高铁钠闪石石棉（青石棉） 钠铁闪石石棉 蓝透闪石石棉 工业上对石棉的要求：纤维长、劈分性好、质地柔软、搞拉性 大、耐酸、酸碱、耐高温。
其中M2的位置对于辉石的晶体结构产生了明显的影响： 当M2为小半径离子Fe、Mg时则为斜方晶系； 当M2位置为大半径离子时，则为单斜晶系。 斜方辉石：顽火辉石（ En ） Mg2[Si2O6]—— 斜方铁辉石 （Fs）Fe2[Si2O6]系列 顽 火 辉 石 —— 古 铜 辉 石 —— 紫 苏 辉 石——铁紫苏辉石——尤莱辉石——斜方铁辉石 单斜辉石： 钙铁辉石亚族：透辉石 CaMg[Si2O6]—— 钙铁辉石CaFe[Si2O6] 碱性辉石亚族
（1）环状硅氧骨干：硅氧四面体以角顶相联形成封闭的环状，要 形成环状结 构至少需要3个。进一步又可分为单层环、双层环。 （2）链状硅氧骨干：硅氧四面体以角顶相联沿一个方向无限地延 伸，可分为单链和双链。据联结方式和重复规律双可以分为多种形 式。 （3）层状硅氧骨干：硅氧四面体以角顶相联，形成两度空间的无 限延伸的面，在平面内硅氧四面体共用三个角顶，在平面内的O两 价态都有被利用，即为“惰性氧”，或称为“氧桥”。每个硅氧四 面体的剩余的一个氧即为“活性氧”，这种活性氧可以指向一侧， 变可以指向两侧，因此据硅氧四面体的联结方式及活性氧的朝向等 到层状硅酸骨干可细分若干类。 （4）架状硅氧骨干：硅氧骨干四个氧都是惰性氧，硅氧四面在空 间三个方向无限延伸，，典型的架状结构是石英。由于这种结构无 剩余余电价，其他离子不能进入晶格，因此必须要有部分AL代替硅 进入架状结构中，从而使O有剩余的电价，与其阳离子结合，形成 牢固 的架状硅酸盐结构。由于架状硅酸盐剩余电价少、且会形成 较大的空隙，因此架状硅酸盐离子大多是低电价的、大离子半径的、 高配位的离子。有时并有附加阴离子和水分子存在。
高一化学下学期硅酸盐-新人教版
3、硅的用途 晶体管、集成电路、硅整流器、太阳能电 池、硅合金等。
晶体管
集成电路
在太阳能方面的利用
卫星的翅膀
汽车的尾巴
新型无机非金属材料
无机非金 属材料
传统无机非金属材料 （硅酸盐为主要成分）
水泥 玻璃 陶瓷
一片几乎透明的巨大云朵形草坪，草坪上盛长着厚羊绒般柔软而富有弹力的暗黑色的桃毛雾冰草和墨黑色的枣眼夜柔花，还有亮黑色的梅腿霞嫩草……远远看去，整个场地中
央的花草被修剪得如锦缎一样光华美丽……微风吹来，三种细软柔滑的花草，就像三种梦幻的湖波漪涟向八方漾去。放眼看去，考场东南方的看台之间暗黑色的小胸谷和浅红
的硕大花盆，花盆中生长着整齐繁茂、鲜花盛开、香气四溢的巨大乔本花卉……每个花盆前面都摆放着一只精巧怪异的大香炉，缕缕飘渺幽静、带着异香的紫烟正袅袅地升上
Hale Waihona Puke 大厅高高的穹顶……抬头看去，大厅穹顶完全是用可自动变幻景物的神秘材料魔化而成，穹顶的景色一会儿是云海，一会儿是星空，一会儿是海底，一会儿是巨洞……穹顶中
如飞的闪黑色梦幻海天靴朦朦胧胧闪出鼠摇槐枝般的飘动……紧接着极似玉白色样的额头忽然滚出晨白色的怪飞僵尸味……像
一、半导体材料与单质硅
硅的档案：硅元素在地壳中的 含量仅次于氧元素，排行老二，储 量丰富。自然界没有游离的硅，常 见的化合态的硅有二氧化硅和硅酸 盐等。单质硅有晶体硅和无定形硅 （非晶硅）两种。晶体硅是灰黑色、 有金属光泽、硬而脆的固体。单质 硅是良好的半导体材料，广泛应用 于各个领域。
公里的墨绿色的比赛场地构成。一缕阳光透过云层照在雄浑的考场上，让洒满金辉的考场在水红色的天空和水红色的云朵映衬下越发怪异夺目……考场四周悬浮着十几处色彩
造型各不相同的看台，看台上坐满了将近五亿前来观看的师生，他门都穿着节日的盛装，远远看去就像一片片不断变幻色彩的云海……所有前来观看的师生都带着一只备有压
M11.硅酸盐解读
5）架状结构矿物较复杂，其形态主要 取决于[SiO4]4-与[AlO4]5-骨干内部的连 接形式及化学键分布的情况，可呈粒 状、片状、板状、板柱状或柱状。如 沸石族矿物因骨干内部有的沿一个方 向联结力特强而似链状，有的在某一 平面内联结力特强而似层状，有的则 呈典型的架状，故钠沸石呈柱状、片 沸石呈片状、方沸石呈三向等长形态。
2）环状硅氧骨干： [SinO3n]2nSi∶O=1∶3 由 n 个 [SiO4]4- 彼此共用角顶相联形 成 封 闭 的 环 ， 每 个 [ SiO4]4- 与 相 邻 的 [SiO4]4-共用2个角顶。 最常见六元环 [Si6O18]12-，如绿柱石 Be3Al2[Si6O18]等，也有三环[Si3O9]6-、 四环[Si4O12]8-。 以上几种硅氧骨干在晶体结构中犹 如孤岛，彼此间靠其他金属阳离子联 结，形成岛状结构硅酸盐矿物亚类。
注意：
①架状硅氧骨干内， O2- 剩余电荷低， 且空隙较大，要求低电价、大半径、 高配位数的金属阳离子与之结合。有 时并有附加阴离子和水分子存在。 ② [AlO4]5- 不稳定，在硅氧骨干结 构中， 2 个 [AlO4]5- 不能直接相连，而 必需有[SiO4]4-的支持，并由[SiO4]4-将 其分隔。故 Al 替代 Si 的数量不能超过 Si 总 数 的 一 半 ； 孤 立 硅 氧 骨 干 中 [AlO4]5-四面体难以存在。
三、物理性质 具离子晶格的特性: 1．光学性质： 通常为浅色，条痕白色，透明， 玻璃光泽；少数为金刚光泽、半 金属光泽。
2．其他性质： 1）H变化极大（1～8）：无水的含氧 盐特别是硅酸盐（层状硅酸盐除外） 矿物一般具较高的硬度和熔点，一般 不溶于水；其他矿物硬度较小。 2）G中等—轻。 3）不同类矿物及同一类矿物不同矿物 种，其解理发育不同。 4）导热性差，不导电。
矿物硅酸盐
取决于金属阳离子的种类：
➊ 惰性气体型离子的硅酸盐矿物 为无色或浅色；
➋ 含Fe、Mn、Ti等过渡型离子者， 颜色较深。
2）解理：
明显受结构中强键的分布所控制：
➊ 具岛状结构之三向等长者，一般 无完全解理；
而红柱石具∥c轴方向的柱状解理， 蓝晶石具{100}的完全解理。
➋ 环状者，如有解理，则为柱状 或 ∥底轴面的解理。
Si —O键的性质与Si∶O比值 及其他 金属阳离子存在的情况有关：
随着Si∶O比值由1∶4递增至1∶2，
Si—O的作用递增，而O2-与金属阳离子作用
递减，致使Si的离子化趋势逐渐增强。
3．Al 的作用
Al在硅酸盐结构中起着特殊的双重作用。
高岭石 Al4[Si4O10](OH)8
钾长石 K[AlSi3O8]
（四）物理性质
硅氧骨干内部主要是共价键，硅氧骨干 与金属阳离子之间主要以离子键结合。
硅酸盐矿物一般具离子晶格的性质， 明显表现出非金属性变化很大：
大多为透明或半透明，玻璃光泽或金刚
光泽，条痕白色或近白色的浅色等。 但颜色、解理、H、G 等性质，主要受
硅氧骨干形式及金属阳离子的种类的影响。
1）颜色：
2）环状硅氧骨干：[SinO3n]2n-
Si∶O = 1∶3
由n个[SiO4]4-彼此共用角顶相联形成
封闭的环，每个[SiO4]4-
与相邻的[SiO4]4-
共用2个角顶。
a
b
c
最常见六环[Si6O18]12- ，
[SiO4]
e.g.：绿柱石 Be3Al2[Si6O18]；
也有三环[Si3O9]6-、四环[Si4O12]8-。
意义：
➊ 是三大类岩石的主要造岩矿物， 是组成地壳的物质基础；
➊ 惰性气体型离子的硅酸盐矿物 为无色或浅色；
➋ 含Fe、Mn、Ti等过渡型离子者， 颜色较深。
2）解理：
明显受结构中强键的分布所控制：
➊ 具岛状结构之三向等长者，一般 无完全解理；
而红柱石具∥c轴方向的柱状解理， 蓝晶石具{100}的完全解理。
➋ 环状者，如有解理，则为柱状 或 ∥底轴面的解理。
Si —O键的性质与Si∶O比值 及其他 金属阳离子存在的情况有关：
随着Si∶O比值由1∶4递增至1∶2，
Si—O的作用递增，而O2-与金属阳离子作用
递减，致使Si的离子化趋势逐渐增强。
3．Al 的作用
Al在硅酸盐结构中起着特殊的双重作用。
高岭石 Al4[Si4O10](OH)8
钾长石 K[AlSi3O8]
（四）物理性质
硅氧骨干内部主要是共价键，硅氧骨干 与金属阳离子之间主要以离子键结合。
硅酸盐矿物一般具离子晶格的性质， 明显表现出非金属性变化很大：
大多为透明或半透明，玻璃光泽或金刚
光泽，条痕白色或近白色的浅色等。 但颜色、解理、H、G 等性质，主要受
硅氧骨干形式及金属阳离子的种类的影响。
1）颜色：
2）环状硅氧骨干：[SinO3n]2n-
Si∶O = 1∶3
由n个[SiO4]4-彼此共用角顶相联形成
封闭的环，每个[SiO4]4-
与相邻的[SiO4]4-
共用2个角顶。
a
b
c
最常见六环[Si6O18]12- ，
[SiO4]
e.g.：绿柱石 Be3Al2[Si6O18]；
也有三环[Si3O9]6-、四环[Si4O12]8-。
意义：
➊ 是三大类岩石的主要造岩矿物， 是组成地壳的物质基础；
矿物各论-第19章 含氧盐：岛、环、链状硅酸盐
【主要用途】 镁质耐火材料；宝石原 料。
n
a
b
d
o
g
l
b
ml b
c do
a mb
图1-15 橄榄石的晶体形态 平行双面:a｛100｝，b｛010｝，c｛001｝；
斜方柱:m｛110｝
图19-14橄榄石的单岛状结构
［SiO4］四面体为单岛状，Mg2+、Fe2+等阳离子存在 于M1畸变八面体和M2八面体中。
图19-30 绿柱石的六方环状结构。［Si6O18］六方环垂直c轴同心平行 排列，上下两个环错动25°，形成平行c轴的宽阔通道。[BeO4]四面 体和[AlO6]八面体分布在环的外侧，将上下左右的［Si6O18］六方环 连在一起。
c m
绿柱石
绿柱石和云母
电气石(Tourmaline)
Na(Mg,Fe)3Al6［Si6O18］［BO3］3(OH,F)4
(1)红柱石AlⅥAlⅤ［SiO4］O相对密 度小(3.13～3.16)，结构最松，出现罕见 的五次配位AlⅤ，形成于低温、低压条件；
(2)夕线石AlⅥ［AlⅣSiO5］相对密度 较大(3.23～3.27)，结构较红柱石紧， AlⅤI 可稳定于比红柱石较高的压力范围 内，AlIV形成于低压高温环境 ；
链间两种空隙： 小空隙M1：位于硅氧四面体活性氧相对的位置，由较小的阳离子
Fe++, Mg++, Al+++占据，呈正八面体配位；
大空隙Ｍ2：位于硅氧四面体底面相对的位置，可由大（Na+, Ca++）
小（Fe++, Mg++）两种离子占据，分别呈畸变立方体和八面体配位。
n
a
b
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图1-15 橄榄石的晶体形态 平行双面:a｛100｝，b｛010｝，c｛001｝；
斜方柱:m｛110｝
图19-14橄榄石的单岛状结构
［SiO4］四面体为单岛状，Mg2+、Fe2+等阳离子存在 于M1畸变八面体和M2八面体中。
图19-30 绿柱石的六方环状结构。［Si6O18］六方环垂直c轴同心平行 排列，上下两个环错动25°，形成平行c轴的宽阔通道。[BeO4]四面 体和[AlO6]八面体分布在环的外侧，将上下左右的［Si6O18］六方环 连在一起。
c m
绿柱石
绿柱石和云母
电气石(Tourmaline)
Na(Mg,Fe)3Al6［Si6O18］［BO3］3(OH,F)4
(1)红柱石AlⅥAlⅤ［SiO4］O相对密 度小(3.13～3.16)，结构最松，出现罕见 的五次配位AlⅤ，形成于低温、低压条件；
(2)夕线石AlⅥ［AlⅣSiO5］相对密度 较大(3.23～3.27)，结构较红柱石紧， AlⅤI 可稳定于比红柱石较高的压力范围 内，AlIV形成于低压高温环境 ；
链间两种空隙： 小空隙M1：位于硅氧四面体活性氧相对的位置，由较小的阳离子
Fe++, Mg++, Al+++占据，呈正八面体配位；
大空隙Ｍ2：位于硅氧四面体底面相对的位置，可由大（Na+, Ca++）
小（Fe++, Mg++）两种离子占据，分别呈畸变立方体和八面体配位。
矿物学简明教程(含氧盐)(参考模板)
第四大类含氧盐本章概要1)含氧盐矿物主要类型及其络阴离子基本单位2)硅氧骨干类型、特点；铝的作用及其成因意义；硅酸盐看矿物晶体化学对形态物性的约束。
3)辉石式链、角闪石式链结构；骨干外阳离子与对称；链状结构与解理关系；完全类质同象系列端员矿物成分、物性、成因、产状的渐变。
4)TO(1:1)型、TOT(2:1)型、二八面体型、三八面体型结构；层间域及层间组分对矿物性质的约束；不同结构型代表性矿物；混层矿物。
5)长石族分类、长石双晶、似长石成分与成因、沸石结构特点。
概述含氧盐是金属阳离子和含氧酸根(如硫酸根巧[SO4]2-、碳酸根[CO3]2--等结合而成的化合物。
本大类矿物在自然界分布极广，其种数占已知矿物种数的2/3，而重量则超过地壳总最的4/5，它们不仅是构成三大类岩石的主要矿物，而且也是工业上不可缺少的矿物资源。
根据含氧酸种类不同，本大类分为八类。
（1）硅酸盐类；（2）硼酸盐类；（3）磷酸盐、砷酸盐、钒酸盐类；（4）钨酸盐、钼酸盐类；（5）铬酸盐类；（6）硫酸盐类；（7）碳酸盐类；（8）硝酸盐类。
在含氧盐晶体结构中，含氧酸根呈独立的阴离子团存在，称为络阴离子。
各种络阴离子的形状、半径、电价以及某些化学特性的差別，对矿物的化学成分、物理性质以及成因有决定性的影响（表30）。
一般地讲，络阴离子的负电价越高、其无水正盐的硬度越大，越倾向于高温、内生条件下形成，如橄榄石(Mg,Fe)2SiO 4等硅酸盐;反之,则矿物的硬度越低、溶解度大，倾向于外生低温条件下形成，如硫酸盐、硝酸盐等。
伹是，由于含氧盐类多，成分和构造者都很复杂，同一类矿物的性质和成因会有很大的差异。
参加含氧盐晶格的金属阳离子种类极为广泛。
总的来看，以惰性气体型离子最为重要，其次为部分过渡型离子。
铜型离子较少进入含氧盐。
金属阳离子和络阴离子的组合，往往存在一定规律。
一般说来，阳离子半径大小，电价髙低，与络阴离子的节径和电价是相 适应的。
第十六讲第19章含氧盐(1)：硅酸盐总论
钼酸盐、铬酸盐、 或杂岩
砷酸盐、钒酸盐。
二 硅酸盐矿物类 Silicates
一) 概述
概 念：硅酸根+阳离子。 矿物种数：>600，占已知矿物1/6以上。 地壳分布：85WB%，三大类岩石主要造岩矿物。 资源属性：碱金属、Be、Zr等金属、
★ 非金属——石棉、滑石、云母、高岭石、 沸石
★ 宝玉石矿物 环境属性：
a
b
c
单链状硅氧骨干
(a) 辉石二重单链［Si2O6］； 硅灰石三重单链［Si3O9］； (c) 蔷薇辉石五重单链［Si5O15
a
b
c
d
双链硅氧骨干
(a)角闪石双链［Si4O11］； (c) 夕线石双链［AlSiO5］；
(b) 硬硅钙石双链［Si6O17 (d) 星叶石双链［Si4O12
4）层状 Si/O=1/2.5
ⅡA
2
3 Li 4 Be
2 锂铍
形成 硅 酸盐矿物的 主 要阳离子 和阴离 子
ⅢA
13
5B
硼
ⅣA
14
6C
碳
ⅤA ⅥA
15
16
7N 8 O
氮氧
2 He
ⅦA 氦
17 4 . 0 0 3
9 F 10 Ne
氟氖
6. 94 1 9. 01 2
11 Na 12 Mg
3钠 镁
22.99 2 4. 31
ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB
——单链，Si/O=1/3
二重单链[Si2O6]，例：透辉石 三重单链[Si3O9]，例：硅灰石 五重单链[Si5O15]，例：蔷薇辉石
——双链 ， 闪石 Si/O=1/2.75 例：透闪石Ca2Mg 5[Si4O11]2（OH）2
硅酸岩全分析讲义
硅酸盐（silicates分析§ 1.1 概述一、硅酸盐的种类硅酸盐是硅酸中的氢被铁、铝、钙、镁、钾、钠及其它金属离子取代而形成的盐。
1、天然硅酸盐天然硅酸盐包括硅酸盐岩石和硅酸盐矿物等，是构成地壳岩石、土壤和许多矿物的主要成分。
在已知的2000 种矿石中，硅酸盐矿石达800 多种。
常见的天然硅酸盐矿石主要有：正长石［K（AlSi 3O8）］、钠长石［Na（AlSi 3O8）］、钙长石［Ca（AISi3O8）2卜滑石［Mg s Si d O ioQ H”］、白云母［KAI 2（AISi3O io）］、石英等。
2、人造硅酸盐人造硅酸盐是以天然硅酸盐为主要原料，经加工而制成的各种硅酸盐材料和制品。
如：硅酸盐水泥、玻璃及制品、陶瓷及制品、耐火材料等。
（1）硅酸盐水泥凡细磨成粉末状，加入适量水后可成为塑性浆体，既能在空气中硬化又能在水中继续硬化，并能将砂、石等胶结在一起的水硬性胶凝材料，通称为水泥。
（2）玻璃普通硅酸盐玻璃的主要成分为：SiO2、AI2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、Fe2O3、B2O3等。
（3）陶瓷陶瓷有普通陶瓷和特种陶瓷。
普通陶瓷以黏土为主要原料，与其它矿物原料经过破碎、混合、成型，经过烧制而成的制品。
特种陶瓷是指具有某些特殊性能的陶瓷制品，广泛应用于电子、航空、航天、生物医学等领域。
陶瓷原料的主要成分为：SiO2、AI 2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、Fe2O3、CaF2、SO3 等。
（4）耐火材料耐火材料是耐火温度不低于1580 C并能在高温下经受结构应力和各种物理作用、化学作用和机械作用的无机非金属材料。
大部分耐火材料是以天然矿石为原料制造的。
按化学成分可分为酸性耐火材料、中性耐火材料和碱性耐火材料。
耐火材料的主要测定的项目有：烧失量、SiO2、Al 2O3、CaO、MgO、心0、Na?。
、Fe z O?、TQ2等。
二、硅酸盐的分析项目与全分析结果的表示1、硅酸盐的分析项目在硅酸盐工业中，应根据工业原料和工业产品的组成、生产过程等要求来确定分析项目。
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5. 类质同象
从岛状→环状→链状→层状→架状，可代换的离 子范围逐渐减小。
几个完全类质同象系列： 橄榄石系列——（Mg2+，Fe2+）2［SiO4］
镁铝榴石系列：(Mg,Fe,Mn)3Al2[SiO4]3
钙铁榴石系列：Ca3（Al,Fe,Cr,V,Zr）2[SiO4]3
单斜辉石系列——Ca（Mg，Fe）［Si2O6］
——双链 ， 闪石 Si/O=1/2.75 例：透闪石Ca2Mg 5[Si4O11]2（OH）2
C 0 = 0. 520 n m
b0 =0. 732n m
c0 = 1.220 n m
a
b
c
单链状硅氧骨干
(a) 辉石二重单链［Si2O6］； 硅灰石三重单链［Si3O9］；
(c) 蔷薇辉石五重单链［Si5O15］
55
锶
56
钇
L a～L u
锆
Hf
铌
9 2. 91
73
钼
9 5. 94 74
锝
[98]
75
钌
10 1. 1
76
铑
102.9
钯
10 6. 4 78
银
107.9
镉
11 2. 4
铟
11 4. 8
锡
118.7
82
锑
1 21 .8
83
磅
12 7. 6
84
碘
126.9
氙
131.3
85 .4 7 8 7. 62
8 8 . 9 1 91 .2 2
23
V
Cr 25 Mn 26 Fe 2 7 C o 2 8 N i 29 Cu 30 Zn 31 Ga
4
钾
37
39 .1 0 4 0. 08
Rb
阳离子
44.96
钙
钪
钛
4 7. 87
钒
50.94
铬
52 .00
锰
G e 3 3 As
Se 35 Br
Kr
铁
55 .8 5
钴
58 .9 3
镍
58 .6 9
铜
63. 55
（4）热液作用。 ——绿帘石、 透闪石、阳起石、叶蜡石、
高岭石、滑石、蛇纹石、绿泥石、沸石。
（5）外生作用。 ——高岭石、蒙脱石、蛭石。
思考题
1. 硅氧骨干类型与形态物性关系的本质; 2. 以Al2SiO5的三种同质多象变体为例, 从 配位数的影响因素分析铝在硅酸盐矿物中存在 形式的成因意义； 3. 电气石族矿物的颜色变化及其类质同象 系列与其成因的关系；
*
99
Es 100 Fm 101 M d
No
Lr
钚
[244]
镅
*
锔
锫
*
锎*
[2 51 ]
锿*
[2 52 ]
镄*
[2 57 ]
钔*
[258]
锘*
[259]
铹*
[2 62 ]
23 2. 0
2 31 .0
[237]
[ 24 3]
[2 47 ]
[2 47 ]
2. 化学键性
（1）[SiO4]4-构成的络阴离子内Si—O 键: 共价键为主，>3000千卡/克分子
钅 喜
*
钅*
波
钅* 黑
[277]
钅* 麦
[2 68 ]
64
*
[ 28 1] 65
*
[ 2 72 ]
*
[ 28 5] 68
[2 66 ]
61
[2 64 ]
62
镧 系 锕 系
59
Pr
Nd
Pm
Sm
63
Eu
Gd
Tb
66
Dy 67 Ho
Er 69 Tm
70
Yb 71 Lu
镧
138.9 89
铈
140.1
90
镨
1 40 .9
—架状硅酸盐中的阳离子，都是低电价、 大半径、高配位数的离子，有时含附加阴离子 和水分子？
注意：
硅氧骨干中Si/O值有规律地变化； 硅氧骨干中铝代替硅的规律。
注意：一些硅酸盐中常常存在
——两种骨干共存：
绿帘石 Ca2 （Al ，Fe3+）3 [SiO4] [Si2O7] O（OH）
——两种骨干过渡：
其它 含氧岩 或杂岩
砷酸盐、钒酸盐。
二 硅酸盐矿物类 Silicates
一) 概述
概 念：硅酸根+阳离子。 矿物种数：>600，占已知矿物1/6以上。 地壳分布：85WB%，三大类岩石主要造岩矿物。 资源属性：碱金属、Be、Zr等金属、 ★ 非金属——石棉、滑石、云母、高岭石、 沸石 ★ 宝玉石矿物 环境属性：
a
b
滑石
鱼眼石
5）架状 （Si+Al）/O=1/2
方柱石
方钠石
5）架状 （Si+Al）/O=1/2
例： 钾长石 钙长石 白榴石 方钠石 K [AlSi3O8] Ca[Al2Si2O8] K[AlSi2O6] Na8[AlSi3O8]6Cl2
思考：
—架状骨干中，必须有部分Si4+为Al3+所代替？
a
b
c
d
双链硅氧骨干
(a)角闪石双链［Si4O11］； (c) 夕线石双链［AlSiO5］； (b) 硬硅钙石双链［Si6O17］； (d) 星叶石双链［Si4O12］
4）层状 Si/O=1/2.5
例：滑石 Mg 3[Si4O10]（OH）2 鱼眼石 KCa4 [Si4O10]2 F-· 2O 8H
第十九章 含氧盐矿物大类（一）
一 含氧盐矿物概述
1. 概念：含氧酸根 + 阳离子 → 盐类化合物。 2. 分类（据络阴离子团种类）：
硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、
硼酸盐、硝酸盐 钨酸盐、钼酸盐、铬酸盐 砷酸盐、钒酸盐。
硅酸盐
两 大 部 分
碳酸盐、硫酸盐、 磷酸盐、硼酸盐、 硝酸盐、钨酸盐、 钼酸盐、铬酸盐、
锌
65 .4 4
镓
6 9. 72
锗
72.64
砷
7 4. 92 51
硒
78.96 52
溴
79.90 53
氪
83 .8 0
54
54 .9 4
38
Sr
39
Y
40
Zr
41 N b 42
M o 4 3 Tc 44 Ru 45 Rh 46 Pd 47 Ag 48 Cd 4 9 In 50 Sn
Sb
Te
I
Xe
5
铷
葡萄石 Ca2 Al[AlSi3O10] （OH）2
4. 铝的作用
aluminosilicate : 钠长石 Na[AlSi3O8] ——AlVI→铝的硅酸盐 aluminum silicate： 高岭石 Al 2[Si4O10]（OH）8 ——AlVI+ AlIV→铝的铝硅酸盐： 白云母 K{Al 2[AlSi3O10]（OH）2} ——AlIV→铝硅酸盐
惰性氧/桥氧
2）环状
Si/O=1/3
——三方环 [Si3O9]，例：硅酸钡钛矿 ——复三方环 [Si6O18]，例：电气石 ——四方环 [Si4O12]，例：包头矿 ——六方环 [Si6O18]，例：绿柱石
3）链状 Si/O=1/（3～2.75） ——单链，Si/O=1/3
二重单链[Si2O6]，例：透辉石 三重单链[Si3O9]，例：硅灰石 五重单链[Si5O15]，例：蔷薇辉石
（3）链状——一向延长：辉石、角闪石、硅灰石。
（4）层状——二维延展：云母、葡萄石。 （5）架状——取决于架内化学键的分布。 如：钠沸石中有较强的键链——柱状。 长石中平行a和c轴较强键链——平行a或
c轴板状。
2. 物性——离子晶格的特性
（1）一般为浅色或无色,玻璃、金刚光泽，透明；
（2）硬度较高（仅次于无水氧化物，但层状骨干者很小， 为什么？从层键和层间阳离子性质考虑。） （3）解理与硅氧骨干形式和［ AlO6］八面体的联结有 关:（？请自己归纳。）
（2）伟晶作用。 ——含半径过小(如Li、Be等)或过大(如Rb、Cs)的
离子的硅酸盐（锂云母、绿柱石）和含挥发组 分(B、F)的硅酸盐（电气石、黄玉）。
（3）变质作用。 ——接触变质：红柱石、堇青石、透辉石、透闪
石、硅灰石、石榴石。 ——区域变质：石榴石、蓝晶石、十字石、辉石、 闪石、夕线石、云母、长石。
二) 晶体化学
1. 化学组成
络阴离子——[SiO4]4附加阴离子——少数有（OH）-、F-、Cl-、O2-、 [CO3]2-、[SO4]2-、[PO4]3阳离子——约40种，惰气型和过渡型 泋离子：（H3O）+ 水分子： H2O
硅酸盐类矿物阴、阳离子分布区域
周 期
族
ⅠA
1
1 2
0 18
H ⅡA
2 4
Na 12 Mg
Al
3
钠
22.99 19
镁
2 4. 31
ⅢB
3
21
ⅣB
4
ⅤB
5
ⅥB
6 24
ⅦB
7
8
Ⅷ
9
10
ⅠB
11
ⅡB
铝
12 26 .9 8
阴离子 硅 硫 磷
Si
15 16 3 0. 97
S
Cl 1 8 A r
氯
氩
36
28 .0 9 32
32 . 0 6 34
3 5. 45 39.95