第九章 硅酸盐各论分类 按结构特点分 岛状结构的硅酸盐类

2.1.3 化学键和结晶结构
本亚类矿物络阴离子团与外阳离子的结合以离子键为 主，具有附加阴离子时，既有离子键，同时还有共价 键或氢键性质。 硅氧骨干整体以及氧原子和金属阳离子都具有紧密排 列的特点。
2.1.4 形态和物理性质 本亚类矿物的形态决定于络阴离子团与团外阳离子的 排列形式以及附加阴离子的存在与否。无附加阴离 子的常成三向等长的粒状；含有附加阴离子时，多成 一向延伸的柱状、针状；MO6等配位多面体与 [SiO4] 在二维相联时，呈一向延伸与二向延伸的中间型，板 柱状。 本亚类矿物的物理性质，决定于阳离子成分、化学键 性质及结晶结构。 阳离子为Mg2+、Al3+、Ca2+等S、 P区元素时呈无色；Fe2+、Fe3+、 Cr3+、Ti2+、Zr4+ 等d区元素时，呈现各种不同深彩色。本亚类矿物多 为离子键、共价键性质为主，多数矿物透明、玻璃光 泽。多数阳离子电价高、半径小、排列紧密，故硬度 （6~8）和比重较其它亚类为大。
四面体结构层（标记为T）和八面体结构层（标记为O） 结构单元层有两种形式：
（1） 由一个四面体层与一个八面体层重迭构成的二重层（标 记为T—O）；
（2） 由两个四面体层和一个八面体层构成的三重层，八面体 层夹在两个四面体层之间（标记为T—O—T）。 2.4.4 分类 按其单元层的形式及联接方式，主要有四种类型： 高岭石型 滑石—叶蜡石型
高纯超细石英物(粉)中,二氧化硅含量大于99.9%,粒度 小于1.2微米.通常采用化学制备(用途). 〔3〕 石英的一般性质. 石英的颜色,根据不同的晶型和类别,有多种多样, 平常 用作工业原料的石英呈乳白色或灰色,有玻璃光泽 (断 口为油脂光泽),硬度为7,比重2.31-2.65,无解理。 〔4〕 同质多象转变 按照[SiO4]四面体连接方式,有三种最基本存在状态: 石英 （Quaytz) 870`C以下 磷石英 (Tridymite) 1470`C以下 方石英 ( Cristobalite) 1713`C以下 超过1713`C以后,变为熔融态. 在自然界中则大部分以石英的形态稳定存在 . 只有少 部份的以磷石英或方石英的介稳态存在.
第九章
1 分类
硅酸盐各论
按结构特点分
岛状结构的硅酸盐类
群组状结构的硅酸盐类
链状结构的硅酸盐类
层状结构的硅酸盐类
架状结构的硅酸盐类 2 分述
2.1
岛状硅酸盐亚类
由[SiO4]4-弧立四面体和[Si2O7]6-硅氧双四面体单独或 两者一起与团外阳离子结合形成的化合物。
2.1.1 概念
四面体
双四面体
2.1.2 化学成分 硅氧骨干[SiO4]、[Si2O7]均呈弧立的岛状，排列得紧 密（比其它亚类），Si：O ＝1：4 ~1：3.5，要求阳 离子半径不能太大。 本亚类矿物的阳离子成分，电价高、半径小或中等。
100--150oC
滑石：
Mg3(Si4O10)(OH)2 为2：1型层状结构的硅酸盐 矿物，硬度为1 ，可作为电瓷用料。无可塑性。
叶腊石： Al2[Si4O10](OH)2 属2：1型层状结构的硅酸盐矿 物，层间靠范德华力连结.有滑感，具挠性，烧成 收缩小，线膨胀系数不大，适宜于快速烧成。
[5]
2.4.3
化学键和结晶结构
硅氧骨干内以共价键性为主，骨干外阳离子与骨干以离子 键性为主。 结构特点：每个[SiO4]四面体以三个桥式氧与相邻的硅氧四面 体联接成层状硅氧骨干。每一层状骨干中所有的 桥式氧位于同一平面上，非桥式氧朝该平面的一 边，从而构成四面体结构层。
中、小半径的阳离子Mg2+、Fe2+、Fe3+、Al3+ 等，形 成二维连续的六次配位的铝氧八面体结构层或镁氧八面体 结构层。八面体层与硅氧四面体层联合组成结构单元层， 或称复合层。（1） 黏土矿物组成 黏土中的矿物主要有：
黏土质矿物
矾土质矿物 钙质矿物 碱类矿物 含碳物质
硅石质矿物
铁质矿物 镁质矿物 钛质矿物
（2）黏土的颗粒组成 黏土中各种尺寸的百分含量叫颗粒组成。
测定颗粒组成的方法：筛分法、沉降法、离
心法、显微镜法。 2.4.6 层状结构的硅酸盐晶体形态及物理性质 形态取决于结构，为片状、板状等两向延展 的结晶习性为主，亦有呈柱状晶体者。
伊利石：又称水云母。结构属2：1型。属单斜晶系，呈不规 则片状。层间键比白云母弱，比蒙脱石强。由该矿 物组成的黏土，一般可塑性低，干后强度差，干燥 和烧成收缩小，烧结温度低，烧结范围窄。
白云母： 结构式为KAl2[(AlSi3)O10](OH)2 属单斜晶系。 为六角板状。差热曲线为： 910oC 550---600oC 880oC
2.4.2
化学成分
A 络阴离子团：既有单纯的硅氧骨干层的[Si4O10] ，也有部
分Si被Al3+、Fe3+等的替代 [Si4--XAlXO10]n B 附加阴离子：多数为（OH）－，有时还可有F－ C 阳离子：主要为S区和P区元素，部分d区元素。 D 部分矿物含有层间水，特别是蒙脱石等粘土矿物。
〔4〕
各种黏土 矿物概述
高岭石：化学式为：Ai4[Si4O10](OH)8 形态为 六角板状，呈 书本状或蠕虫状结构。高岭石晶格内的置换是很少 的。在差热曲线上表现为500oC---600oC有一个强的 吸热谷，900oC---1000oC有一个大的放热峰， 1200oC也有一个放热峰。
埃洛石：化学式： Ai4[Si4O10](OH)8’4H2O 化学组成与高 岭石相同，但比高岭石多含2个分子的水。呈多管 状结构，形态多为管状，也有球状、三角状等。通 过热分析可以看出埃洛石 在100oC以下具失水性， 100oC---400oC有微量失水，430oC--500oC结构水突 然迅速失去。在1650oC---1775oC熔化。在室温下失 去的层间水不可复得。
2.1.5
分类 橄榄石族 石榴石族 红柱石族—夕线石、莫莱石
橄榄石
石榴石
红柱石
2.2 2.2.1
群组状硅酸盐亚类 概念 群组硅氧骨干[SiO3] n2 n－ 或双环骨干[Si2O5] n2 n－ （n=3，4，6）络阴离子团与团外离子相结合形成的 化合物。 骨干可分三方环、四方环、六方环和六方双环等
在八面体层中，其八面体内的中心阳离子，有的是二 价的Mg2+、Fe2+，有的是三价的Fe3+、Al3+ ，通常按八面体 层中八面体的中心阳离子性质和充填数量，将八面体划分 为两种类型： 其一为三八面体层；具有与氢氧镁石Mg（OH）2结构 相同的特点，故又称氢氧镁石层；
其二为二八面体层；这种八面体结构层具有与三水铝石 Al（OH）3结构相同的特点，所以又称氢氧铝石层。若八 面体层中，二价和三价阳离子同时存在，则属于上述两者 之间的中间类型。
（1） 黏土的简易鉴定法
（2） 化学分析法 （3） 物理分析法：颗粒分析、可塑性实验、泥浆性能测定 （4） 矿物组成的测定：包括，热分析法、X--射线研究法、 电子衍射法 、电子显微镜法、核磁共振吸收法、 紫外吸收光谱法等方法。
2.5
2.5.1
架状硅酸盐亚类
概念 由[ZXSiN-XO2N]X-络离子团与阳离子结合形成的硅酸盐。
2.5.2
化学成分
（1）络阴离子团[AlXSiN—XO2N]X-
[SiO4]以四个角顶相联成三维空间无限延伸的骨架，在
[SiO4]中的部分Si4+被Al3+所取代。呈铝硅酸盐。包括： 长石族 （2）附加阴离子： 出现[CO3]2-、[SO4]2-、Cl－、F－、S2-等附加阴离子。 付长石族 沸石族
2.5.5 分类
根据[SiO4]中Si被Al或其它无素代替与否，划分为 硅氧（Si4O8—即SiO2）型－－ 石英族
架状（铝）硅酸盐型－－－－ 长石族
付长石族 沸石族 以石英族和长石族为例予以讨论： 2.5.5.1 石英族
〔 1〕
石英的晶体结构
石英具有典型的架状结构， 其[SiO4 ]四面体的连接方 式有如下几种:
（3）阳离子
主要是大半径、低电价的元素。 （ 4） 水
在部分架状硅酸盐矿物中含有大量的水。
2.5.3 化学键和结晶结构 Si—O和Al—O四面体内的结合为共价键性质为主， 络阴离子团与团外阳离子之间为离子键性质为主。 2.5.4 物理性质
若不含杂质（微量元素）时，绝大部分架状硅酸盐矿 物，无色、白色或浅色，透明至半透明，玻璃光泽， 比重一般较低，硬度中等（4—6）。
（1） α — 石英
属六方晶系。结构特征为：C+扭曲 （2） α —-磷石英 属六方晶系。结构特点为：P （3） α —方石英 属立方晶系。对称特点为：C 从以上三种结构种可以看出： 石英与方石英的转变要比石英与磷石英的转变容易一些
〔2〕化学组成
石英的化学组成主要是：二氧化硅，在其杂质中三氧 化二铁为其 主要有害成分。应控制在0.5% 以下。
层状硅酸盐矿物多数为无色或浅色、透明、
玻璃光泽、解理面表现出珍珠光泽特点。其 颜色受Fe的含量影响。
层状硅酸盐矿物的硬度普遍低。不同矿物之间的硬度差 异主要取决于层间的结合力，平行于结构单元层发育 极完全解理。
2.4.7
黏土研究方法
层状硅酸盐矿物，其结晶颗粒多数都很微小，研究方 法具有特殊的要求，比较有效的研究手段有：
2.2.4 形态和物理性质
本亚类矿物多呈柱状、针状等一向延伸者为主。 物理性质决定于成分、化学键和结晶结构。
本亚类矿物呈玻璃光泽、透明，浅颜色，硬度较高， 解理不明显，有时具有垂直Z轴的裂开。
2.2.5 分类 绿柱石族 —电气石族
绿 柱 石
电 气 石
2.3
链状硅酸盐亚类
2.3.1 概念
本亚类矿物是指由链状硅氧四面体骨干与金属阳离子 相结合形成的化合物，其中包括单链、双链和三链等 硅氧四面体骨干。