硅酸盐晶体结构
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✓可以按此配料进 行晶体的实验室 合成。
✓可以直观地反映晶体 所属的结构类型，
✓可以预测晶体结构和 性质。
➢ 两种表示方法可以互换。
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9
(4)硅酸盐结构形式
根据[SiO4]间的共顶情况，硅酸盐结构形式：
一、岛状结构硅酸盐 二、组群状（环状）结构硅酸盐 三、链状结构硅酸盐 四、层状结构硅酸盐 五、架状结构
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11
• 镁橄榄石(Mg2[SiO4])： 斜方（正交）晶系,Z=4
2种多面体： [SiO4] 和 [MgO6]八面体。 孤立的[SiO4]4－由Mg2＋ 连接。
• 镁橄榄石(Mg2[SiO4])：
强Si-O，Mg-O键， 各方向相差不大。
有较高的硬度，结构稳定。 没有明显的解理， 破碎后呈粒状。
γ-C2S配位规则，惰性大， β-C2S配位不规则，活性大。
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二、（组群状）环状结构硅酸盐
Group structure (ring structure)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
六节环
四节环
三节环
[SiO4] 共顶联接，闭合环。 络阴离子团结构通式为 [SiO3]n2n－。
桥氧：1个
桥氧：3个
桥氧：4个
活性氧
2
第3章 晶体结构 Crystal Structure
3.3.3 硅酸盐晶体结构 (Silicate crystal structure)
1. 无机非金属材料(inorganic nonmetallic materials)（广义的陶瓷，Ceramics）： 硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐以及某些
绿宝石Be3Al2[Si6O18]六方晶系
☺基本结构
单元：6个
[SiO4]形成
的六节环；
☺六节环之间
靠Al3+和 Be2+ 离子 连接；
✓压电、铁电、导电、半导体、磁性、超硬、高强度、
超高温、生物工程材料及无机复合材料等。
✓先进陶瓷、非晶材料、人工晶体、无机涂层、无机 纤维等。
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第3章 晶体结构 Crystal Structure
3.3.3 硅酸盐晶体结构(Silicate crystal structure)
（1）硅酸盐晶体----构成地壳的主要矿物，
元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、 硼化物等 。
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3
（1）传统无机材料
（传统陶瓷, Traditional ceramic ）:
水泥/陶瓷/玻璃/耐火材料等。
（2）新型无机材料(功能陶瓷,Advanced
ceramics, Functional ceramics ）：特殊性质和用
途的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物等材料。
晶体结构 Crystal Structure
3.1 晶体化学（Crystal chemical）
3.1.1 原子半径与离子半径 3.1.2 球体紧密堆积与间隙 3.1.3 配位数与配位多面体
3.2 金属的晶体结构（Crystal structure of metals）
3.2.1 单质金属的晶体结构 3.2.2金属合金的晶体结构
3.3 无机非金属材料结构 (Crystal structure of inorganic non-metallic materials）
3.3.1离子晶体的结构规则 3.3.2典型的离子晶体结构 3.3.3 硅酸盐晶体结构(Silicate crystal structure)
3.4高分子的晶态结构 (Crystalline structure of polymers)
√！！表2-7 结构类型 和 Si:O比
一、岛状结构硅酸盐 island structure
• 硅氧四面体间孤立存在。
2种多面体：[SiO4]四面体 [MO6]八面体。
[SiO4] 被金属离子[MO6]八面体隔开 形成孤立的岛状。
• 镁橄榄石(Mg2[SiO4], forsterite ) :孤岛状结构硅酸盐。
电子偏向O原子，Si原子---正电荷。
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④每个O2–只能连接 2个[SiO4] 四面体。
⑤ [SiO4]的联接方式?
A.共顶：通常
B. 不共棱； C. 不共面。
⑥硅酸盐化学式表达方法：两种
（1）氧化物：
钾长石：K2O·Al2O3·6SiO2 ； 高岭土：Al2O3·2SiO2·2H2O； 绿宝石： 3BeO·Al2O3·6SiO2。
高度稳定， 熔点高达1890℃， 是镁质耐火材料中的主 要矿物组成。
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• 岛状硅酸盐
• 镁橄榄石(Mg2[SiO4])：
• 同型结构
• 锆石 Zr[SiO4]、 • 橄榄石(MgFe)2[SiO4])、 • 蓝晶石Al2O3·SiO2、Al2(SiO4)O ，三斜晶系 • 莫来石3Al2O3·2SiO2 • 水泥熟料中的C2S（Ca2SiO4）和C3S等。
3.3.3 硅酸盐晶体结构(Silicate crystal structure)
掌握要点：
（1）硅酸盐晶体结构的分析思路
√！！表2-7 结构类型 和 Si:O比
（2）材料化学组成
结构（聚集态）晶态或非晶态。
金属材料： 无机材料： 高分子：
？？ 晶态（体）
非晶态（体） 准晶态（体）
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非活性氧
桥氧：6个
氧的状态？？
活性（非桥氧）：四面体群
中电价未饱和的氧。
非活性氧（桥氧）：四面体
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群中电价饱和的氧。
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Si:O=1:4
Si:O=1:3.5
Si:O=1:3 三节环
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Si:O=1:3 四节环
六节环
Si:O=1:3
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Be3Al2[Si6O18]
Be Al
绿宝石Be3Al2[Si6O18]为典型的六节环状结构。
水泥/陶瓷/玻璃/耐火材料的主要原料/组成（主晶相）。
（2）化学组成：硅Si和氧O，50多种阳离子。
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（3）硅酸盐结构特点：
①硅酸盐的结构虽然复杂， 但都是以[SiO4]四面体作为基础的。
② 结构中Si4+间没有直接的键， 通过O2–连接起来的。
③ 氧O的电负性大于硅Si，
Si－O键：极性共价键，
（2）结构式: 无机络盐（络阴离子）
钾长石：KAlSi3O8 ；
高岭土：A1[Si2O5](OH)4， 绿宝石：Be3A12[Si6O18]。
√
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K2O·Al2O3·6SiO2 ； KAlSi3O8 ； √
➢ 氧化物（化学式） ➢结构式（无机络盐）
✓可以一目了然地 反映晶体的化学 组成.
✓可以直观地反映晶体 所属的结构类型，
✓可以预测晶体结构和 性质。
➢ 两种表示方法可以互换。
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(4)硅酸盐结构形式
根据[SiO4]间的共顶情况，硅酸盐结构形式：
一、岛状结构硅酸盐 二、组群状（环状）结构硅酸盐 三、链状结构硅酸盐 四、层状结构硅酸盐 五、架状结构
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• 镁橄榄石(Mg2[SiO4])： 斜方（正交）晶系,Z=4
2种多面体： [SiO4] 和 [MgO6]八面体。 孤立的[SiO4]4－由Mg2＋ 连接。
• 镁橄榄石(Mg2[SiO4])：
强Si-O，Mg-O键， 各方向相差不大。
有较高的硬度，结构稳定。 没有明显的解理， 破碎后呈粒状。
γ-C2S配位规则，惰性大， β-C2S配位不规则，活性大。
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二、（组群状）环状结构硅酸盐
Group structure (ring structure)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
六节环
四节环
三节环
[SiO4] 共顶联接，闭合环。 络阴离子团结构通式为 [SiO3]n2n－。
桥氧：1个
桥氧：3个
桥氧：4个
活性氧
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第3章 晶体结构 Crystal Structure
3.3.3 硅酸盐晶体结构 (Silicate crystal structure)
1. 无机非金属材料(inorganic nonmetallic materials)（广义的陶瓷，Ceramics）： 硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐以及某些
绿宝石Be3Al2[Si6O18]六方晶系
☺基本结构
单元：6个
[SiO4]形成
的六节环；
☺六节环之间
靠Al3+和 Be2+ 离子 连接；
✓压电、铁电、导电、半导体、磁性、超硬、高强度、
超高温、生物工程材料及无机复合材料等。
✓先进陶瓷、非晶材料、人工晶体、无机涂层、无机 纤维等。
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第3章 晶体结构 Crystal Structure
3.3.3 硅酸盐晶体结构(Silicate crystal structure)
（1）硅酸盐晶体----构成地壳的主要矿物，
元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、 硼化物等 。
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（1）传统无机材料
（传统陶瓷, Traditional ceramic ）:
水泥/陶瓷/玻璃/耐火材料等。
（2）新型无机材料(功能陶瓷,Advanced
ceramics, Functional ceramics ）：特殊性质和用
途的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物等材料。
晶体结构 Crystal Structure
3.1 晶体化学（Crystal chemical）
3.1.1 原子半径与离子半径 3.1.2 球体紧密堆积与间隙 3.1.3 配位数与配位多面体
3.2 金属的晶体结构（Crystal structure of metals）
3.2.1 单质金属的晶体结构 3.2.2金属合金的晶体结构
3.3 无机非金属材料结构 (Crystal structure of inorganic non-metallic materials）
3.3.1离子晶体的结构规则 3.3.2典型的离子晶体结构 3.3.3 硅酸盐晶体结构(Silicate crystal structure)
3.4高分子的晶态结构 (Crystalline structure of polymers)
√！！表2-7 结构类型 和 Si:O比
一、岛状结构硅酸盐 island structure
• 硅氧四面体间孤立存在。
2种多面体：[SiO4]四面体 [MO6]八面体。
[SiO4] 被金属离子[MO6]八面体隔开 形成孤立的岛状。
• 镁橄榄石(Mg2[SiO4], forsterite ) :孤岛状结构硅酸盐。
电子偏向O原子，Si原子---正电荷。
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④每个O2–只能连接 2个[SiO4] 四面体。
⑤ [SiO4]的联接方式?
A.共顶：通常
B. 不共棱； C. 不共面。
⑥硅酸盐化学式表达方法：两种
（1）氧化物：
钾长石：K2O·Al2O3·6SiO2 ； 高岭土：Al2O3·2SiO2·2H2O； 绿宝石： 3BeO·Al2O3·6SiO2。
高度稳定， 熔点高达1890℃， 是镁质耐火材料中的主 要矿物组成。
17:10
13
• 岛状硅酸盐
• 镁橄榄石(Mg2[SiO4])：
• 同型结构
• 锆石 Zr[SiO4]、 • 橄榄石(MgFe)2[SiO4])、 • 蓝晶石Al2O3·SiO2、Al2(SiO4)O ，三斜晶系 • 莫来石3Al2O3·2SiO2 • 水泥熟料中的C2S（Ca2SiO4）和C3S等。
3.3.3 硅酸盐晶体结构(Silicate crystal structure)
掌握要点：
（1）硅酸盐晶体结构的分析思路
√！！表2-7 结构类型 和 Si:O比
（2）材料化学组成
结构（聚集态）晶态或非晶态。
金属材料： 无机材料： 高分子：
？？ 晶态（体）
非晶态（体） 准晶态（体）
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非活性氧
桥氧：6个
氧的状态？？
活性（非桥氧）：四面体群
中电价未饱和的氧。
非活性氧（桥氧）：四面体
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群中电价饱和的氧。
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Si:O=1:4
Si:O=1:3.5
Si:O=1:3 三节环
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Si:O=1:3 四节环
六节环
Si:O=1:3
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Be3Al2[Si6O18]
Be Al
绿宝石Be3Al2[Si6O18]为典型的六节环状结构。
水泥/陶瓷/玻璃/耐火材料的主要原料/组成（主晶相）。
（2）化学组成：硅Si和氧O，50多种阳离子。
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（3）硅酸盐结构特点：
①硅酸盐的结构虽然复杂， 但都是以[SiO4]四面体作为基础的。
② 结构中Si4+间没有直接的键， 通过O2–连接起来的。
③ 氧O的电负性大于硅Si，
Si－O键：极性共价键，
（2）结构式: 无机络盐（络阴离子）
钾长石：KAlSi3O8 ；
高岭土：A1[Si2O5](OH)4， 绿宝石：Be3A12[Si6O18]。
√
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K2O·Al2O3·6SiO2 ； KAlSi3O8 ； √
➢ 氧化物（化学式） ➢结构式（无机络盐）
✓可以一目了然地 反映晶体的化学 组成.