G6一些硅酸盐矿物的讲义晶体化学式计算
矿物晶体化学式计算方法
矿物晶体化学式计算方法矿物晶体化学式计算方法一、有关晶体化学式的几个基本问题1.化学通式与晶体化学式化学通式(chemical formula)是指简单意义上的、用以表达矿物化学成分的分子式，又可简单地称为矿物化学式、矿物分子式。
晶体化学式(crystal-chemical formula)是指能够反映矿物中各元素结构位置的化学分子式，即能反映矿物的晶体化学特征。
举例：(1)钾长石的化学通式为：KAlSi3O8或K2O⋅Al2O3⋅6SiO2，而其晶体化学式则必须表示为K[AlSi3O8]；(2)磁铁矿的化学式可以写为：Fe3O4，但其晶体化学式为：FeO⋅Fe2O3。
(3)具Al2SiO5化学式的三种同质多像矿物：红柱石、蓝晶石和夕线石具有不同的晶体化学式：2. 矿物中的水自然界中的矿物很多是含水的，这些水在矿物中可以三种不同的形式存在：吸附水、结晶水和结构水。
层间水等。
由于H3O+与K+大小相近，白云母KAl2[AlSi3O10](OH)2在风化过程中K+易被H3O+置换形成水云母(K, H3O+)Al2[AlSi3O10](OH)2。
由于结晶水和结构水要占据一定的矿物晶格位置，所以在计算矿物晶体化学式要考虑它们的数量。
3. 定比原理定比是指组成矿物化学成分中的原子、离子、分子之间的重量百分比是整数比，即恒定值。
举例：(1) 某产地的磁铁矿的化学分析结果为：FeO=31.25%，Fe2O3=68.75%，已知它们的分子量分别为：71.85和159.70。
因此，FeO和Fe2O3的分子比为：FeO:Fe2O3=(31.25/71.85):68.75/159.70)=1.01:1因此，磁铁矿的化学式可写为：FeO Fe2O3或Fe3O4。
(2) 某金绿宝石的化学成分为BeO=19.8%，Al2O3=80.2%，它们的分子量分别为25和102，因此两者之间的分子比为：BeO:Al2O3=(19.8/25) 80.2/102)=1:1金绿宝石的化学式可简写为BeO Al2O3或BeAl2O4。
硅酸盐晶体结构
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。
矿物晶体化学式计算方法汇总
------------------------------------------------------------精品文档-------------------------------------------------------- 成岩成矿矿物学––矿物晶体化学式计算方法矿物晶体化学式计算方法一、有关晶体化学式的几个基本问题1.化学通式与晶体化学式化学通式(chemical formula)是指简单意义上的、用以表达矿物化学成分的分子式，又可简单地称为矿物化学式、矿物分子式。
晶体化学式(crystal-chemical formula)是指能够反映矿物中各元素结构位置的化学分子式，即能反映矿物的晶体化学特征。
举例：(1)钾长石的化学通式为：KAlSiO或KO?AlO?6SiO，而其晶体化学式则282332必须表示为K[AlSiO]；83(2)磁铁矿的化学式可以写为：FeO，但其晶体化学式为：FeO?FeO。
3432(3)具AlSiO化学式的三种同质多像矿物：红柱石、蓝晶石和夕线石具有不同的晶52体化学式：2. 矿物中的水自然界中的矿物很多是含水的，这些水在矿物中可以三种不同的形式存在：吸附水、结晶水和结构水。
吸附水：吸附水以机械吸附方式成中性水分子状态存在于矿物表面或其内部。
吸附水不参加矿物晶格，可以是薄膜水、毛细管水、胶体水等。
当温度高于110?C 时则逸散，它可以呈气态、液态和固态存在于矿物中。
吸附水不写入矿物分子式。
结晶水：结晶是成中性水分子参加矿物晶格并占据一定构造位置。
常作为配位体围绕某一离子形成络阴离子。
结晶水的数量与矿物的其它组份呈简单比例。
如石膏：Ca[SO] ?2HO。
24++-+等离子形式参加H、OHH(或称化合水)：常以OO表示，结构水呈H、结构水32-+离子少见，O最常见。
H矿物晶格。
占据一定构造位置，具有一定比例。
通常以OH3+++与HO + HO。
结构水如沸石水、层间水等。
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
总结硅酸盐类矿物的晶体化学特点与物理性质之间的关系及亚类的划分
总结硅酸盐类矿物的晶体化学特点与物理性质之间的关系及亚类的划分总结硅酸盐类矿物的晶体化学特点与物理性质之间的关系及亚类的划分由于中心原子Si是四面体的结构，这种稳定的结构使得硅酸盐有稳定的化学性质，从而其硬度大、耐火，可用于制造耐火材料、玻璃、陶瓷、水泥等。
化学成分和晶体化学特征在硅酸盐矿物的晶体结构中，硅氧配位四面体[SiO4]4-是它们的基本构造单元。
硅氧四面体在结构中可以孤立地存在，也可以以其角顶相互连接，即每一硅氧四面体可与一个、两个、三个甚至四个硅氧四面体相连，从而形成多种复杂的络阴离子。
根据硅氧四面体在晶体结构中的连接方式，主要有下列5中类型的络阴离子： 1、岛状络阴离子 2、环状络阴离子 3、链状络阴离子 4、层状络阴离子 5、架状络阴离子化学成分和晶体化学特征在硅酸盐矿物的晶体结构中，硅氧配位四面体[SiO4]4-是它们的基本构造单元。
硅氧四面体在结构中可以孤立地存在，也可以以其角顶相互连接，即每一硅氧四面体可与一个、两个、三个甚至四个硅氧四面体相连，从而形成多种复杂的络阴离子。
根据硅氧四面体在晶体结构中的连接方式，主要有下列5中类型的络阴离子： 1、岛状络阴离子 2、环状络阴离子 3、链状络阴离子 4、层状络阴离子 5、架状络阴离子请总结硅酸盐类矿物的晶体化学特点与物理性质之间的关系及亚类的划分。
求高人啊啊这本上面有，讲的挺好。
《无机化学》第四版，高等教育出版社，面向21世纪课程教材，北京师范大学无机化学教研室、华中师范大学无机化学教研室、南京师范大学无机化学教研室编（吴国庆主编）。
简述氧化物类矿物化学组成、晶体化学、形态、物理性质等特点由两种元素组成，其中一种是氧元素的化合物是氧化物。
不同氧化物的晶体类型，形态及物理性质不同，例如二氧化硅是原子晶体，质地坚硬，硬度大，熔点高，表面有光泽。
而二氧化碳是分子晶体，无色无味，密度比空气大，微溶于水。
二氧化钠是离子晶体，为白色块状晶体，硬密度较小，熔点较底，暴露在空气中易潮解。
硅酸盐晶体结构
(3) 层状硅酸盐 layered silicates
9
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
10
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
20
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
13
(2) 含成对的硅氧团
• = O/Si＝3.5
• 硅钙石 Ca3(Si2O7)，即3CaO· 2SiO2，正交晶系
14
(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
15
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
矿物晶体化学式计算方法汇总
55.88 56.08 0.996 0.996 0.996 Ca2+ 10.01
3.72 19 0.196 0.196 0.196 F 1.968
101.66 2.672
1.57 -0.083
12.56 71.80 0.175 0.175 0.175 Fe2+ 0.201
19.32 40.31 0.479 0.479 0.479 Mg2+ 0.751
99.46
=1.569
A1 A2 A3 A4
重量百
(%) 氧化物分子量 分子数=A1/A2 阳离子系数Y’ 氧原子系数 阳离子数Y
已知通式中的氧原子数/(m氧化物重量百分比/氧化物分子量)
A1 A2 A3 A4
重量百
(%) 氧化物分子量 分子数=A1/A2 阳离子系数Y’ 氧原子系数 阳离子数Y
O3 57.89 101.96 0.568 1.136 1.704 Al3+ 1.782
O3 9.72 152 0.064 0.128 0.192 Cr3+ 0.200
Na[AlSi
O8]和Ca[Al2Si2O8]，虽然发生了Na+ +
4+ Ca2+ + Al3+的复杂替代，但它们的氧原子数总是8。
已知氧原子数的一般计算法
––矿物晶体化学式计算方法
X (Y为单位晶胞中的阳离子数；Y’为阳离子系数；X氧原子系数)
Y
Om为例，
氧化物重量百分比/氧化物分子量；
13.17 40.31 0.327 0.327 0.327 Mg2+ 2.913
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
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叶蛇纹石结构波浪变形 返回
矿物晶体化学式计算方法
矿物晶体化学式计算⽅法矿物晶体化学式计算⽅法⼀、有关晶体化学式的⼏个基本问题1.化学通式与晶体化学式化学通式(chemical formula)是指简单意义上的、⽤以表达矿物化学成分的分⼦式，⼜可简单地称为矿物化学式、矿物分⼦式。
晶体化学式(crystal-chemical formula)是指能够反映矿物中各元素结构位置的化学分⼦式，即能反映矿物的晶体化学特征。
举例：(1)钾长⽯的化学通式为：KAlSi3O8或K2O?Al2O3?6SiO2，⽽其晶体化学式则必须表⽰为K[AlSi3O8]；(2)磁铁矿的化学式可以写为：Fe3O4，但其晶体化学式为：FeO?Fe2O3。
(3)具Al2SiO5化学式的三种同质多像矿物：红柱⽯、蓝晶⽯和⼣线⽯具有不同的晶体化学式：2. 矿物中的⽔⾃然界中的矿物很多是含⽔的，这些⽔在矿物中可以三种不同的形式存在：吸附⽔、结晶⽔和结构⽔。
吸附⽔：吸附⽔以机械吸附⽅式成中性⽔分⼦状态存在于矿物表⾯或其部。
吸附⽔不参加矿物晶格，可以是薄膜⽔、⽑细管⽔、胶体⽔等。
当温度⾼于110?C时则逸散，它可以呈⽓态、液态和固态存在于矿物中。
吸附⽔不写⼊矿物分⼦式。
结晶⽔：结晶是成中性⽔分⼦参加矿物晶格并占据⼀定构造位置。
常作为配位体围绕某⼀离⼦形成络阴离⼦。
结晶⽔的数量与矿物的其它组份呈简单⽐例。
如⽯膏：Ca[SO4] ?2H2O。
结构⽔(或称化合⽔)：常以H2O+表⽰，结构⽔呈H+、OH-、H3O+等离⼦形式参加矿物晶格。
占据⼀定构造位置，具有⼀定⽐例。
通常以OH-最常见。
H3O+离⼦少见，也最不稳定，易分解：H3O+→H++ H2O。
结构⽔如沸⽯⽔、层间⽔等。
由于H3O+与K+⼤⼩相近，⽩云母KAl2[AlSi3O10](OH)2在风化过程中K+易被H3O+置换形成⽔云母(K, H3O+)Al2[AlSi3O10] (OH)2。
由于结晶⽔和结构⽔要占据⼀定的矿物晶格位置，所以在计算矿物晶体化学式要考虑它们的数量。
矿物学链状结构硅酸盐
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。
T组阳离子占据硅氧骨干中的四面体位置，以Si4+为主，主要 有Al3+(少量的Ti4+,Fe3+,Cr3+ 等)替代，但Al/Si一般≤1/3 A, X, Y组阳离子中及其间的类质同象替代十分普遍和复杂， 并可形成许多类质同象序列
晶体结构
硅氧骨干可看成是由两个辉石 单链联结而成的双链，以4个 [SiO4]四面体为重复单位，记 为[Si4O11]6-。链与链之间 存在着空隙，由A、X、Y类阳 离子充填。
阳起石
Ca2（Mg、Fe）5[Si4o11] (oH)2
鉴定特征：晶体长柱状，横断面菱形，褐、绿、绿黑色，二组解理，交角124°。 透闪石是接触变质岩的常见矿物。
普通角闪石
软玉
软玉的英文名称为Nephrite，有时也用Jade。中文名称为玉或和田玉， 因软玉最早产于新疆和田，又称“和田玉”或“新疆玉”
04
透辉石 (Ca, Mg)[Si2O6]
05
鉴定特征：白—灰 绿色，八边形短柱 状晶体，二组解理 交角近直角。
06
透辉石是基性岩、 超基性岩中很常见 的一种造岩矿物， 在矽卡岩、钙质区 域变质岩常见。
普通辉石
翡翠
翡翠的英文名称为Jadeite，之所 以叫翡翠，是因为它的颜色不均 一，有时在浅色的底子上伴有红 色和绿色的色团，颜色之美尤如 古代赤色羽毛的翡雀和绿色羽毛 的翠雀，所以称之为翡翠。近代 人们称翡翠为“红翡绿翠”
硅酸盐晶体结构(无机材料科学)
双四面体
三元环
四元环
六元环
5
(3) 链状 单链 ：[SiO4]彼此共用两个顶点， 在一维方向上连结成无限的长链， 每一四面体仍有2个活性氧，借 此与存在于链间的金属离子相连， Si/O=1:3； 双链 ：双链是由两个单链通过共 用氧平行连接而成，或者看成是 单链通过一个镜面反映而得。 Si/O=4:11
1266硅酸盐矿物的晶体结构一岛状结构镁橄榄石mg2sio4或2mgosio2二组群状结构绿宝石be3al2si6o18或3beoal2o36sio2三连状结构透辉石camgsi2o6的结构caomgo2sio2四层状结构层状结构矿物的特点1高岭石结构al2o3?2sio2?2h2o或al4si4o10oh82蒙脱石微晶高龄石的结构al2si4o10oh8?nh2o理论式3滑石的结构mg3si4o10oh24伊利石结构化学式k115al4si765al115o20oh45白云母化学式kal2alsi3o10oh2五架状结构1石英晶体结构
透辉石晶体结构（010）面投影图
23
由图2-63A，链之间由Mg2+和Ca2+ 相连， Mg2+的配位数是6（图中2个“25” O2-， 2个“10”，2个“-10”）；Ca2+的配位数是8，其中4个非桥氧和4个桥氧（图中2 个“75” O2-，2个“10”，2个“48”， 2个“52” ）； ， 由图B透辉石的（001）面投影和见，Mg2+主要负责硅氧链中[SiO4]的顶角之 间连接。Ca2+主要负责硅氧链中[SiO4]的底面之间连接。 ‖c轴，(1)、(2)二条 链顶角指向左、右。 ‖a轴，(1)、(3)二条顶角相背， (2)(4)二条顶角相对。
堇青石Mg2Al3[AlSi5O18] 与 绿宝石结构相同，六节环 中的[SiO4]被[AlO4]取代， 而环外的（Be3Al2 ）被 （Mg2Al3）取代，保持电 价平衡。
矿物晶体化学式计算方法(new).doc
矿物晶体化学式计算方法一、有关晶体化学式的几个基本问题1. 化学通式与晶体化学式化学通式(chemical formula)是指简单意义上的、用以表达矿物化学成分的分子式，又可简单地称为矿物化学式、矿物分子式。
晶体化学式(crystal-chemical formula)是指能够反映矿物中各元素结构位置的化学分子式，即能反映矿物的晶体化学特征。
举例：(1)钾长石的化学通式为：KAlSi3O8或K2O⋅Al2O3⋅6SiO2，而其晶体化学式则必须表示为K[AlSi3O8]；(2)磁铁矿的化学式可以写为：Fe3O4，但其晶体化学式为：FeO⋅Fe2O3。
(3)具Al2SiO5化学式的三种同质多像矿物：红柱石、蓝晶石和夕线石具有不同的晶体化学式：红柱石：Al V Al VI OSiO4蓝晶石：Al2VI OSiO4矽线石：Al VI SiAl IV O5此外，还要指出的是，晶体化学式是最简化学式的Z倍(Z为单位晶胞分子数)。
如：金红石TiO2，其Z=2，因此，金红石的晶体化学式应该为：Ti2O4，锐钛矿的Z=4，它的晶体化学式为Ti4O8，板钛矿的Z=8，它的晶体化学式为Ti8O16。
2. 矿物中的水自然界中的矿物很多是含水的，这些水在矿物中可以三种不同的形式存在：吸附水、结晶水和结构水。
吸附水：吸附水以机械吸附方式成中性水分子状态存在于矿物表面或其内部。
吸附水不参加矿物晶格，可以是薄膜水、毛细管水、胶体水等。
当温度高于110︒C时则逸散，它可以呈气态、液态和固态存在于矿物中。
吸附水不写入矿物分子式。
结晶水：结晶是成中性水分子参加矿物晶格并占据一定构造位置。
常作为配位体围绕某一离子形成络阴离子。
结晶水的数量与矿物的其它组份呈简单比例。
如石膏：Ca[SO4] ⋅2H2O。
结构水(或称化合水)：常以H2O+表示，结构水呈H+、OH-、H3O+等离子形式参加矿物晶格。
占据一定构造位置，具有一定比例。
通常以OH-最常见。
无机材料科学基础第二章-硅酸盐晶体结构-第6节(4)综述
19
（4）以标高为50的Si4+和O2-处作一反射面，就可得到晶胞的另一半，即单位晶 胞中有2个绿宝石分子。
绿宝石结构对性能的影响：
由于结构中有较大的环形孔隙， 当有半径小、电价低的离子 （K+，Na+）存在时，呈现出 离子导电。
3、滑石的结构(Mg3[Si4O10](OH)2） 4、伊利石结构（化学式K1~1.5Al4[Si7~6.5Al1~1.5O20](OH)4） 5、白云母（化学式KAl2[AlSi3O10](OH)2 ） 五、架状结构（1、石英晶体结构；2、长石晶体结构）
1
六、硅酸盐矿物的晶体结构 概述 硅酸盐晶体种类繁多，是构成地壳的主要矿物，也是硅 酸盐工业的主要原料。
11
镁橄榄石Mg2[SiO4]结构（ 2MgO· SiO2） 属斜方晶系，Pbmm空间群，a=0.476nm，b=1.021nm，c=0.599nm， Z=4； 下图为镁橄榄石的晶胞立体结构图和（100）面投影图。
镁橄榄石晶胞立体图
12
镁橄榄石的 特征：
①O2-近似排成平行于（100）面的两层（六方密堆）；
Be2+个数=1/24+1=3个； Al3+个数=12=2个 所以为半个晶胞。
17
绿宝石晶体结构（0001）面投影
18
绿宝石结构分析：
（1）绿宝石的基本结构单元是[SiO4]六节环，且每个[SiO4]中有两个O2-是公共氧， 它们与四面体中的Si4+处于同一高度。六节环两层相迭，交叉错开30°，形成 复六环，环之间由Be2+和Al3+连接。 （2）图中有5个Be2+处在以c轴为100的75标高处，所以属于该晶胞的Be2+为 （1/24+1）3个。Be2+分别与2个65标高的O2-（下面一层上面的O2-）和2个85 标高的O2-（上面一层下面的O2-）相连形成[BeO4]四面体。 （3）图中有2个Al3+也处在75标高，与3个85的O2-和3个65的O2-形成[AlO6]八面 体，这些O2-也与 Be2+相配位，所以 O2-的电价是饱和的。
矿物晶体化学式计算方法
矿物晶体化学式计算方法一、有关晶体化学式的几个基本问题1.化学通式与晶体化学式化学通式(chemical formula)是指简单意义上的、用以表达矿物化学成分的分子式，又可简单地称为矿物化学式、矿物分子式。
晶体化学式(crystal-chemical formula)是指能够反映矿物中各元素结构位置的化学分子式，即能反映矿物的晶体化学特征。
举例：(1)钾长石的化学通式为：KAlSi3O8或K2O⋅Al2O3⋅6SiO2，而其晶体化学式则必须表示为K[AlSi3O8]；(2)磁铁矿的化学式可以写为：Fe3O4，但其晶体化学式为：FeO⋅Fe2O3。
(3)具Al2SiO5化学式的三种同质多像矿物：红柱石、蓝晶石和夕线石具有不同的晶体化学式：2. 矿物中的水自然界中的矿物很多是含水的，这些水在矿物中可以三种不同的形式存在：吸附水、结晶水和结构水。
吸附水：吸附水以机械吸附方式成中性水分子状态存在于矿物表面或其内部。
吸附水不参加矿物晶格，可以是薄膜水、毛细管水、胶体水等。
当温度高于110︒C时则逸散，它可以呈气态、液态和固态存在于矿物中。
吸附水不写入矿物分子式。
结晶水：结晶是成中性水分子参加矿物晶格并占据一定构造位置。
常作为配位体围绕某一离子形成络阴离子。
结晶水的数量与矿物的其它组份呈简单比例。
如石膏：Ca[SO4] ⋅2H2O。
结构水(或称化合水)：常以H2O+表示，结构水呈H+、OH-、H3O+等离子形式参加矿物晶格。
占据一定构造位置，具有一定比例。
通常以OH-最常见。
H3O+离子少见，也最不稳定，易分解：H3O+→ H+ + H2O。
结构水如沸石水、层间水等。
由于H3O+与K+大小相近，白云母KAl2[AlSi3O10](OH)2在风化过程中K+易被H3O+置换形成水云母(K,H3O+)Al2[AlSi3O10](OH)2。
由于结晶水和结构水要占据一定的矿物晶格位置，所以在计算矿物晶体化学式要考虑它们的数量。
《硅酸盐晶体结构》
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❖自然矿物是制造所有陶瓷材料的重要原料 ❖地壳中最丰富的两种元素：硅和氧 ❖硅酸盐占所有矿物的1/3以上
❖研究硅酸盐矿物结构 必要性！
1、无机硅酸盐的结构单元
―――硅氧四面体[SiO4]4－ (1) 硅原子的外层电子结构
Si 1S22S22P63S23P2――3s电 子移至3p轨道形成四个等价的SP3杂化轨道
❖二八面体：八面体空隙2/3被金属离子填满/八面体
共棱相连，O2－被两个金属阳离子共用
❖三八面体：八面体空隙全被金属离子填满/八面体
共棱相连，O2－被三个金属阳离子共用
二八面体：Al－O八面体
八面体Al3+ CN=6， 与Al相键合的每个价 键S=3/6=1/2
A、岛状硅酸盐
（1）无连接： 单岛状结构，[SiO4]4－ （2）共用一顶： 双岛状结构，[Si2O7]6－
在岛状结构硅酸盐中，硅氧四面体相 互不连接而各自孤立，以阴离子团的形式 存在。处于硅酸盐结构中的正离子起双重 作用：
(1)、保证电中性 (2)、以离子键间接连接阴离子团
[SiO4]孤 立
(2) 常见无机硅酸盐的结构形式
硅酸盐 硅氧四面体 Si/O比
a、岛状：不共顶
1：4
双岛状：共用1顶
2：7
b.双岛状、环状→
b组、群环状状：（共共用用2顶1顶或2顶） 1：3
c、单链状：共用2顶
1：3
双链状：平均共2个半顶 4：11
d、层状：共用3顶
4：10
e、网状（架）：共用4顶 1：2
Si/O比↑
合较强的Si-O共价键，不易断裂；链间 M-O键合相对较弱，易断裂
因此在受外力作用时，沿链间 一定角度解理为柱体或纤维
硅酸盐矿物与硅酸盐产品PPT教学课件
【解析】 (1)改写时按“活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化 硅→水”的排列顺序书写，变价元素按“先低价后高价”的规律书写，故 答案为：Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O。 (2)先将盐改写成氧化物为2MgO·3SiO2·nH2O，中和胃酸实质是MgO中和盐 酸。反应式为： Mg2Si3O8·nH2O＋4HCl===2MgCl2＋3SiO2＋(n＋2)H2O。 【答案】 (1)Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O (2)Mg2Si3O8·nH2O＋4HCl===2MgCl2＋3SiO2＋(n＋2)H2O (3)8 K2O·Al2O3·6SiO2
分别是(
1.高岭土的组成可表示为Al2(Si2Ox)(OH)y，其中x、y的数值 )
A．7,2
B．5,4
C．6,3
D．3,6
【解析】 根据元素化合价代数和为0原则，3×2＋4×2＝2x＋y，代入
即可；或根据氧化物的形式Al2O3·2SiO2·H2O得： 3＋2×2＋×1＝x＋y，代入可确定选项。
【答案】 B
第三单元 含硅矿物与信息材料 第一课时 硅酸盐矿物与硅酸盐产品
1．了解硅元素的存在形态。 2．了解常见的硅酸盐及其应用。 3．对Байду номын сангаас掌握常见的几种硅酸盐产品的成份、原料、应用等。
一、硅的存在
1．在地壳中的含量仅次于 氧 ，居于第 二 位； 2．在自然界中没有 游离 态的硅，只有以 化合 态存在的硅。如
2MgO·SiO。2
(1)Na2SiO3是极少数可溶于水的硅酸盐的一种，其他可溶性的硅酸盐还有
K2SiO。3 (2)Na2SiO3的水溶液俗称 水玻璃，是建筑业中常用的一种
黏合剂，也是
一种矿物胶；用水玻璃浸泡过的木材、纺织品既 耐腐蚀又 不易着火。
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1.920
0.080 2.000 6
(矿物的化学全分析数据源于徐登科，1979)
注：f.u.系 formula unit（单位分子）之缩写；i 为 ion（离子）之缩写；if.u.表示矿物单位分子中的阳离子
数
• 2)阳离子法
• 阳离子法的理论基础是矿物内部某些晶格位置上
的阳离子数目相对较固定。它对于成分、结构较复 杂的链状、层状结构的硅酸盐如角闪石族、云母族 等矿物的化学式计算较为适用。这类矿物单位晶胞 中阳离子的位置较多，类质同像替代十分复杂。一 般来说，结构内大空隙位置往往未被占满；而小空 隙的晶格位置上则极少出现空位，其中的阳离子数 相对较稳定，占据这些位置的是一些电价高、半径 小、配位数低的阳离子。因此，其晶体化学式计算 时，常以这些小空隙位置上单位分子内的阳离子数 为基准。
• Mg2+ Fe2+ 在一定的热力学条件下, • 在两种非等效位置M1 和M2之间进行分配的交换反
应为: • Fe2+(M2)+ Mg2+ (M1)= Fe2+ (M1)+ Mg2+ (M2)
辉石族晶体结构
M2 M2 M1 M1
辉石晶体沿c轴的投影
• 辉石族矿物的阳离子理想占位
T(∑＝2.000) Si4+ Al3+ Fe3+
表 2-4 某单斜辉石晶体化学式的氧原子计算法
质量百分数
ωB%
分子量 摩尔数 氧原子数
阳离子数
以Of.u.=6 为基准的阳离子数(if.u.)
52.25 2.54 0.72
60.08 0.8697 1.7294 101.96 0.0249 0.0747 79.90 0.0090 0.0180
0.8697 0.0498 0.0090
1.920 0.110 0.020
0.080 0.030
2.000--Z
1.81
159.68 0.0113 0.0339 0.02260. 0.050
1.95
71.85 0.0271 0.0271 0271
0.060
1.000--Y
0.64
70.94 0.0090 0.0090 0.0090 0.020
4、角闪石电子探针分析数据中三价铁比值的估算 . 岩石矿 物学杂志， 2001，第二期. 5、任启江.1991.火成岩及其有关矿床中的钛铁氧化物研 究.——钛铁氧化物晶体化学式计算（P35－44）
6、
一、矿物晶体化学式的计算依据 与方法
1、计算依据 ①单矿物的化学全分析数据；
②晶体化学理论及晶体结构知识，对矿物中各 元素的存在形式作出合理的判断，并按照电 价平衡原则，将其分配到适当的晶格位置上；
Of.u.＝6
举例:辉石族矿物的晶体化学式计算
• 辉石的通式：X(M2)Y(M1)[T2O6]
• X：Na+ Ca2+ Li+——单斜晶系 • （大半径、低电价） • Mn2+Fe2+Mg2+——斜方晶系 • （小半径、高电价） • Y : （半径小、电价高） • Mg2+Fe2+Fe3+Mn2+Cr3+Al3+Ti4+ • T: Si4尽量 量使 使占 正位 负的 电保 离 持 荷持 子 平 总合 数 衡 数
计算前:提 ((12))必 必须 须有 已矿 知物 矿的 物化 的析 式 学 化数全 学据
• 2、计算方法： • 目前的矿物晶体化学式的计算方法，是从不同的
原理出发进行计算，其中归纳法（最大公约数法） 和单位晶胞计算法是矿物化学式计算的基本方法。 • 归纳法：将矿物中一些复杂的元素分布约简成一 个带有普遍性的矿物通式。 • 单位晶胞(分子式)计算法：矿物单位晶胞(分子式) 内的氧原子及阳离子数是固定值，元素的阴阳离 子的电价保持平衡，在此基础上引伸出的多种矿 物化学式计算方法。如：
• （1）阴离子法（氧原子法）
• （2）阳离子法
• （3）氢当量法（具体可参考《结晶岩热力学概论》，马鸿文编著）
(1)阴离子法
阴离子法的理论基础是矿物单位分子内作最 紧密堆积的阴离子数是固定不变的，它不受 阳离子之间的类质同像替代的影响，其晶格 中基本不出现阴离空位。
自然界矿物大多属含氧盐和氧化物。由于如 辉石族等矿物的单位分子内的氧一般极少被 其它元素置换，其原子数为常数。故常采用 以单位分子中的氧原子数（Of.u.）为基准的 氧原子法来计算矿物的晶体化学式。
③X-射线结构分析资料。 注意：单矿物的化学全分析的结果，其一般 允许误差≤1%，即矿物中的各元素或氧化物 的质量百分含量（Wt%）之总和应在99%～ 101%；但是由于一些矿物如黑云母中含有 “水”，因此黑云母电子探针数据往往为 95%左右。
计算化学式时，把O2-,OH-,F-,Cl-,S2-,统归于 阴离子数之列。
14.97 40.30 0.3715 0.3715 0.3715 0.820
24.38 0.56
56.08 0.4347 0.4347 61.98 0.0090 0.0090
0.4347 0.0090
0.960 0.040
1.000--X
0.11
合量
99.93
∑O=2.7173
去除 H2O∑ωB%
99.82
晶体化学式：
换算系数 O f .u. /
O 6 2.2081 2.7173
∑if.u.=4.000 ∑(+)=12.000
Ca Na Mg Fe Fe Al Mn Ti Si Al O 0.960
0.040 1.000
0.820
2 0.060
3 0.050
0.030
0.020 0.020 1.000
M1(∑＝1.000) Al3+ Fe3+ Ti4+ Cr3+ V3+ Ti3+ Zr4+ Sc3+ Zn2+ Mg2+ Fe2+ Mn2+
M2(∑＝1.000) Mg2+ Fe2+ Mn2+ Li+ Ca2+ Na+
组分
SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 FeO MnO MgO CaO Na2O H2O-
精品jing
G6一些硅酸盐矿物的晶体化学式计 算
参考文献：
1、结晶岩热力学概论，马鸿文，高等教育出版社，2001
2、 郑巧荣，1983.由电子探针分析值计算Fe3+和Fe2+.矿物 学报，1983，第一期;55-62
3、肖平,刘军.2001.多硅白云母晶体化学式几种方法的讨 论.华东地质学院 学报,24(1):11-14.