晶體結(jié)構(gòu)單質(zhì)無(wú)機(jī)化合物硅酸鹽PPT教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1晶體結(jié)構(gòu)單質(zhì)無(wú)機(jī)化合物硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)單質(zhì)無(wú)機(jī)化合物硅酸鹽（2 2）金屬中原子緊密堆積的化學(xué)基礎(chǔ)）金屬中原子緊密堆積的化學(xué)基礎(chǔ)金屬元素的金屬元素的最外層電子多數(shù)屬于最外層電子多數(shù)屬于“S”型，型，其軌道無(wú)方向性，其軌道無(wú)方向性，可與任何方向的相鄰原子可與任何方向的相鄰原子的的s軌道重疊，相鄰原子的數(shù)目在空間幾何軌道重疊，相鄰原子的數(shù)目在空間幾何因素允許的情況下并無(wú)嚴(yán)格的限制，因此，因素允許的情況下并無(wú)嚴(yán)格的限制，因此，金屬鍵既沒(méi)有方向性，也沒(méi)有飽和性。金屬鍵既沒(méi)有方向性，也沒(méi)有飽和性。只有只有緊密的方式堆積，才能使各個(gè)緊密的方式堆積，才能使各個(gè)S軌道得到最軌道得到最大程度的重疊，使晶體結(jié)

2、構(gòu)最為穩(wěn)定。大程度的重疊，使晶體結(jié)構(gòu)最為穩(wěn)定。第1頁(yè)/共52頁(yè)為什么同為為什么同為s s1 1型電型電子構(gòu)型，卻呈兩種子構(gòu)型，卻呈兩種不同堆積方式呢？不同堆積方式呢？第2頁(yè)/共52頁(yè)A A、金屬或合金在組成上不遵守定比定律、金屬或合金在組成上不遵守定比定律B B、金屬或合金表現(xiàn)出良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、塑性、金屬或合金表現(xiàn)出良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、塑性和延展性和延展性金屬晶體為韌性材料金屬晶體為韌性材料; ;非金屬晶體為脆性材料。非金屬晶體為脆性材料。為什么為什么（3 3）金屬鍵的結(jié)構(gòu)特征及金屬的特性）金屬鍵的結(jié)構(gòu)特征及金屬的特性工業(yè)上滾扎鋼材過(guò)程工業(yè)上滾扎鋼材過(guò)程第3頁(yè)/共52頁(yè)A A、惰性氣體

3、元素的晶體、惰性氣體元素的晶體惰性氣體在低溫下，形成面心立方或六方密惰性氣體在低溫下，形成面心立方或六方密堆晶體。范德華鍵。堆晶體。范德華鍵。B B、其他非金屬元素單質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)、其他非金屬元素單質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)休謨偌瑟瑞（休謨偌瑟瑞（Hume-RotheryHume-Rothery）規(guī)則）規(guī)則：如果：如果某非金屬元素的原子能以單鍵與其他原子共價(jià)結(jié)某非金屬元素的原子能以單鍵與其他原子共價(jià)結(jié)合形成單質(zhì)晶體，則每個(gè)原子周圍共價(jià)單鍵的數(shù)合形成單質(zhì)晶體，則每個(gè)原子周圍共價(jià)單鍵的數(shù)目為目為8 8減去元素所在周期表中的族數(shù)（減去元素所在周期表中的族數(shù)（m m或或n n），即），即共價(jià)單鍵數(shù)目為（共價(jià)單鍵數(shù)目為

4、（8-m8-m）。此規(guī)則亦稱為（）。此規(guī)則亦稱為（8-m8-m）規(guī)則。規(guī)則。 非金屬元素單質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)非金屬元素單質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)( (了解了解) )第4頁(yè)/共52頁(yè)鹵素分鹵素分子晶體子晶體第5頁(yè)/共52頁(yè)2.5無(wú)機(jī)化合物結(jié)構(gòu)無(wú)機(jī)化合物結(jié)構(gòu)掌握描述晶體結(jié)構(gòu)的方法，熟悉它們所掌握描述晶體結(jié)構(gòu)的方法，熟悉它們所屬晶系、晶體中質(zhì)點(diǎn)的堆積方式，空間坐標(biāo)，屬晶系、晶體中質(zhì)點(diǎn)的堆積方式，空間坐標(biāo)，配位數(shù)、配位多面體及其連接方式，晶胞分配位數(shù)、配位多面體及其連接方式，晶胞分子數(shù)，空隙填充率、空間格子構(gòu)造、鍵力分子數(shù)，空隙填充率、空間格子構(gòu)造、鍵力分布等。最終建立起布等。最終建立起材料組成結(jié)構(gòu)性能之材料組成結(jié)構(gòu)性

5、能之間相互關(guān)系的直觀圖像。間相互關(guān)系的直觀圖像。 第6頁(yè)/共52頁(yè)AX型結(jié)構(gòu)主要有型結(jié)構(gòu)主要有CsCl、NaCl、ZnS、NiAs等類型的結(jié)構(gòu)，其鍵性主要是離子鍵，其等類型的結(jié)構(gòu)，其鍵性主要是離子鍵，其中前二者是典型的離子晶體，中前二者是典型的離子晶體，ZnS帶有一定的共帶有一定的共價(jià)鍵成分，是一種半導(dǎo)體材料。價(jià)鍵成分，是一種半導(dǎo)體材料。 大多數(shù)大多數(shù)AX型型符合正負(fù)離子半徑比符合正負(fù)離子半徑比與配位數(shù)的定量關(guān)系與配位數(shù)的定量關(guān)系，見表，見表2.10。AX型結(jié)構(gòu)型結(jié)構(gòu)第7頁(yè)/共52頁(yè)（1）、）、NaCl型結(jié)構(gòu)型結(jié)構(gòu) 許多許多AX型的化合物，包括許多陶瓷材料如型的化合物，包括許多陶瓷材料如MgO

6、,CaO, NiO,CoO,MnO和和PbO等都形成該結(jié)構(gòu)。等都形成該結(jié)構(gòu)。共棱連接共棱連接第8頁(yè)/共52頁(yè)（2）、）、CsCl第9頁(yè)/共52頁(yè)（3）、立方）、立方ZnS（閃鋅礦）（閃鋅礦）常見該結(jié)構(gòu)的化合物有常見該結(jié)構(gòu)的化合物有Be、Cd、Hg等的硫化物等。等的硫化物等。 第10頁(yè)/共52頁(yè)（4 4）、六方）、六方ZnSZnS（纖鋅礦）（纖鋅礦）六方晶系，六方晶系，S2-作六方最緊密堆積，作六方最緊密堆積，Zn2+占占50%四面體空隙。分子數(shù)為四面體空隙。分子數(shù)為6，平行六面體晶，平行六面體晶胞中，分子數(shù)為胞中，分子數(shù)為2。結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)各由一套六方格子穿各由一套六方格子穿插插而成。常見而成。常

7、見BeO、CdS、GaAs等。等。性質(zhì)：某些像六方ZnS型的晶體，由于加熱使整個(gè)晶體溫度變化，結(jié)果在與該晶體c軸垂直方向的一端出現(xiàn)正電荷，在相反的一端出現(xiàn)負(fù)電荷的性質(zhì)。第11頁(yè)/共52頁(yè)結(jié)構(gòu)特征：結(jié)構(gòu)特征：無(wú)對(duì)稱中心存在。無(wú)對(duì)稱中心存在。熱釋電效應(yīng)：熱釋電效應(yīng)：極性晶體因溫度變化而發(fā)生電極性晶體因溫度變化而發(fā)生電極化改變的現(xiàn)象。極化改變的現(xiàn)象。用途：熱釋電材料、聲電轉(zhuǎn)換材料用途：熱釋電材料、聲電轉(zhuǎn)換材料（可作紅外探測(cè)可作紅外探測(cè)器）器） 。通過(guò)半導(dǎo)體進(jìn)行聲電相互轉(zhuǎn)換的通過(guò)半導(dǎo)體進(jìn)行聲電相互轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象稱為聲電效應(yīng)?，F(xiàn)象稱為聲電效應(yīng)。第12頁(yè)/共52頁(yè)AX2型結(jié)構(gòu)主要有型結(jié)構(gòu)主要有螢石型（激光基質(zhì)

8、材螢石型（激光基質(zhì)材料），金紅石型（集成光學(xué)棱鏡材料）和方石英料），金紅石型（集成光學(xué)棱鏡材料）和方石英型（型（方石英，光學(xué)材料和壓電材料）方石英，光學(xué)材料和壓電材料）。還有還有CdI2和和CdCl2型，此類材料是固體潤(rùn)滑劑。型，此類材料是固體潤(rùn)滑劑。AX2：螢石型正負(fù)離子半徑比為：螢石型正負(fù)離子半徑比為0.732；金紅石型為金紅石型為0.414-0.732；方石英型為方石英型為0.225-0.414。 、AX2型結(jié)構(gòu)型結(jié)構(gòu)第13頁(yè)/共52頁(yè)（1）、螢石型）、螢石型和和NaCl性質(zhì)相比，性質(zhì)相比，鍵力較鍵力較NaCl強(qiáng)，故硬度較大，強(qiáng)，故硬度較大，熔點(diǎn)較高（熔點(diǎn)較高（1410），密度較大（），

9、密度較大（3.18g/cm3），水中），水中溶解度小。溶解度小。沿（沿（111）面易發(fā)生解理。）面易發(fā)生解理。ZrOZrO2 2,UO,UO2 2,CeO,CeO2 2,ThO,ThO2 2均屬此類結(jié)構(gòu)。均屬此類結(jié)構(gòu)。第14頁(yè)/共52頁(yè)反螢石結(jié)構(gòu)反螢石結(jié)構(gòu) 反螢石型結(jié)構(gòu)中，反螢石型結(jié)構(gòu)中，由陰由陰離子如氧離子離子如氧離子O2-作面心作面心立方緊密堆積，陽(yáng)離子立方緊密堆積，陽(yáng)離子占據(jù)所有四面體空隙占據(jù)所有四面體空隙。 形成反螢石結(jié)構(gòu)的形成反螢石結(jié)構(gòu)的化合物的化學(xué)計(jì)量比為化合物的化學(xué)計(jì)量比為A2B例如：例如：Li2O、Na2O、K2O以及以及K2S、Li2Se、Na2Te等等反同形體反同形體第15

10、頁(yè)/共52頁(yè)四方晶系，四方晶系，O O2 2作近似六方最緊密堆作近似六方最緊密堆積，鈦位于角頂及體積，鈦位于角頂及體心位置，坐標(biāo)如書心位置，坐標(biāo)如書P44P44所述。所述。鈦配位數(shù)為鈦配位數(shù)為6 6，氧的配位數(shù)為氧的配位數(shù)為3 3。鈦填鈦填充在充在1/21/2的八面體空隙的八面體空隙中。分子數(shù)為中。分子數(shù)為2 2。由。由2 2套套TiTi簡(jiǎn)單四方格子簡(jiǎn)單四方格子和和4 4套套O O的簡(jiǎn)單格子相互穿的簡(jiǎn)單格子相互穿插而成。插而成。 （2）、金紅石型）、金紅石型金紅石具很高的折射率（2.76），高的介電系數(shù)。u0.314.5944.594第16頁(yè)/共52頁(yè)剛玉，單晶體為寶剛玉，單晶體為寶石。三方晶

11、系，晶石。三方晶系，晶胞大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。胞大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。其中其中O O2 2作近似地六作近似地六方密排，方密排，AlAl3+3+填充在填充在2/32/3的八面體空隙中，的八面體空隙中，配位數(shù)分別為配位數(shù)分別為6 6和和4 4。硬度大，熔點(diǎn)高，硬度大，熔點(diǎn)高，高絕緣性，抗腐蝕，高絕緣性，抗腐蝕，與鋁氧鍵能大有關(guān)。與鋁氧鍵能大有關(guān)。A A2 2X X3 3型結(jié)構(gòu)型結(jié)構(gòu)（1 1）AlAl2 2O O3 3，剛玉型，剛玉型壓電材料、鐵電材料、電光材料等壓電材料、鐵電材料、電光材料等第17頁(yè)/共52頁(yè)ABO3型結(jié)構(gòu)型結(jié)構(gòu)圖圖2.382.38常見絡(luò)合離子團(tuán)結(jié)構(gòu)常見絡(luò)合離子團(tuán)結(jié)構(gòu)第18頁(yè)/共52頁(yè)(1)、鈣鈦

12、礦結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)只這種結(jié)構(gòu)只有當(dāng)有當(dāng)A A離子位置上離子位置上的陽(yáng)離子（如的陽(yáng)離子（如CaCa2+2+）與氧離子）與氧離子同樣大小或比其同樣大小或比其大些，并且大些，并且B B離子離子的配位為的配位為6 6時(shí)才是時(shí)才是穩(wěn)定的穩(wěn)定的。 立方晶系，立方晶系，鈣、氧鈣、氧FCCFCC堆積。堆積。第19頁(yè)/共52頁(yè)式中：式中：t為容許因子，當(dāng)為容許因子，當(dāng)t1時(shí)，時(shí)，RA過(guò)大，過(guò)大，RB過(guò)小。一般情況下，鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)的過(guò)小。一般情況下，鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)的t0.7-1.0。 ()2+=+AOBORRtRR注：有的文獻(xiàn)中注：有的文獻(xiàn)中t = 0.77-1.10第20頁(yè)/共52頁(yè)(2)、BaTiO3的鐵電效應(yīng) （

13、性質(zhì)）所謂鐵電材料所謂鐵電材料, ,是指是指材料的晶體結(jié)材料的晶體結(jié)構(gòu)在不加外電場(chǎng)時(shí)構(gòu)在不加外電場(chǎng)時(shí)就具有自發(fā)極化現(xiàn)就具有自發(fā)極化現(xiàn)象象, ,其自發(fā)極化的其自發(fā)極化的方向能夠被外加電方向能夠被外加電場(chǎng)反轉(zhuǎn)或重新定向。場(chǎng)反轉(zhuǎn)或重新定向。鐵電材料的這種特鐵電材料的這種特性被稱為性被稱為“鐵電現(xiàn)鐵電現(xiàn)象象”或或“鐵電效鐵電效應(yīng)應(yīng)”。電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度EEcO電極化強(qiáng)度電極化強(qiáng)度PPs圖圖3.10電滯回線示意圖電滯回線示意圖why？第21頁(yè)/共52頁(yè)A A、鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)自發(fā)極化的微觀機(jī)制、鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)自發(fā)極化的微觀機(jī)制自發(fā)極化自發(fā)極化方向相同的晶方向相同的晶胞組成的小區(qū)胞組成的小區(qū)域稱為域稱為電疇電疇。

14、 氧八面體空隙越大，中心陽(yáng)離子半徑越小，電氧八面體空隙越大，中心陽(yáng)離子半徑越小，電價(jià)越高，晶體越容易產(chǎn)生自發(fā)極化。氧八面體以共頂價(jià)越高，晶體越容易產(chǎn)生自發(fā)極化。氧八面體以共頂方式連接成氧高價(jià)陽(yáng)離子直線也是非常重要的條件。方式連接成氧高價(jià)陽(yáng)離子直線也是非常重要的條件。金紅石中因無(wú)此直線而無(wú)鐵電性。金紅石中因無(wú)此直線而無(wú)鐵電性。具鐵電性晶體結(jié)構(gòu)條件：具鐵電性晶體結(jié)構(gòu)條件：第22頁(yè)/共52頁(yè)51612120立立方方順順電電體體正正方方鐵鐵電電體體斜斜方方鐵鐵電電體體六六方方順順電電體體三三方方鐵鐵電電體體-801460熔熔體體B B、溫度的影響、溫度的影響鐵電體的自發(fā)極化只在一定的溫度下范圍內(nèi)出現(xiàn)。

15、在溫度高于120時(shí)（居里溫度），鈦酸鋇的鐵電效應(yīng)消失，這是由溫度高，原子的熱振動(dòng)加劇，導(dǎo)致恢復(fù)力較大之故。第23頁(yè)/共52頁(yè)AB2O4型結(jié)構(gòu)（尖晶石） 尖晶石有正尖晶石和反尖晶石之分。 尖晶石是典型的磁性非金屬材料尖晶石是典型的磁性非金屬材料 A A、B B塊構(gòu)成晶胞結(jié)構(gòu)塊構(gòu)成晶胞結(jié)構(gòu)(b)A(b)A塊塊(Mg(Mg2+2+) )、B B塊塊(Al(Al3+3+) )離子的堆積離子的堆積（8個(gè)“分子” ）第24頁(yè)/共52頁(yè)FIG. 2.49 鐵磁體的磁滯回線鐵磁體的磁滯回線第25頁(yè)/共52頁(yè)本節(jié)小結(jié)本節(jié)小結(jié)1 1、掌握描述晶體結(jié)構(gòu)的方法；、掌握描述晶體結(jié)構(gòu)的方法；2 2、掌握金屬單質(zhì)、幾種典型

16、無(wú)機(jī)化合物、掌握金屬單質(zhì)、幾種典型無(wú)機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)，理解其結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。的結(jié)構(gòu)，理解其結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。由鈣鈦礦結(jié)構(gòu)理解鮑林規(guī)則。由鈣鈦礦結(jié)構(gòu)理解鮑林規(guī)則。3 3、掌握鐵電效應(yīng)、熱釋電效應(yīng)等概念。、掌握鐵電效應(yīng)、熱釋電效應(yīng)等概念。第26頁(yè)/共52頁(yè)Si: 26.0wt%Al: 7.45 wt%O: 49.13wt %地殼中的優(yōu)勢(shì)礦物為硅酸鹽和鋁硅酸鹽2.6硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)單元的構(gòu)造基本結(jié)構(gòu)單元之間的連接結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上特征等豐度豐度掌掌握握第27頁(yè)/共52頁(yè)硅酸鹽晶體的組成表征、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及分類硅酸鹽晶體的組成表征、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及分類 化學(xué)式時(shí)，通常有兩種方法：化學(xué)式時(shí)，通常有兩

17、種方法：（1）氧化物方法：把硅酸鹽晶體的所有氧化物按一）氧化物方法：把硅酸鹽晶體的所有氧化物按一定的比例和順序全部寫出來(lái)，先是定的比例和順序全部寫出來(lái)，先是1價(jià)的堿金屬氧化價(jià)的堿金屬氧化物，其次是物，其次是2價(jià)、價(jià)、3價(jià)的金屬氧化物，最后價(jià)的金屬氧化物，最后SiO2、H2O；（如鉀長(zhǎng)石）；（如鉀長(zhǎng)石）（2）無(wú)機(jī)絡(luò)鹽表示法：把構(gòu)成硅酸鹽晶體的所有離）無(wú)機(jī)絡(luò)鹽表示法：把構(gòu)成硅酸鹽晶體的所有離子按照一定比例和順序全部寫出來(lái)，再把相關(guān)的絡(luò)子按照一定比例和順序全部寫出來(lái)，再把相關(guān)的絡(luò)陰離子用中括號(hào)括起來(lái)即可。先陰離子用中括號(hào)括起來(lái)即可。先1、2價(jià)金屬離價(jià)金屬離子、其次是子、其次是3、4價(jià)離子、最后是價(jià)離

18、子、最后是O2或或OH。 第28頁(yè)/共52頁(yè)（1 1）結(jié)構(gòu)中均有硅氧四面體單元，）結(jié)構(gòu)中均有硅氧四面體單元，SiSiO OSiSi鍵是一鍵是一條夾角不等的折線，約為條夾角不等的折線，約為145145左右。左右。（2 2）硅氧四面體每個(gè)頂點(diǎn)，最多只能為兩個(gè)硅氧四）硅氧四面體每個(gè)頂點(diǎn)，最多只能為兩個(gè)硅氧四面體所共用。面體所共用。（3 3）硅氧四面體只能）硅氧四面體只能共頂相連共頂相連。（4 4）硅氧四面體中心的）硅氧四面體中心的SiSi4+4+可部分地被可部分地被AlAl3+3+所取代，所取代，其結(jié)構(gòu)本身并不發(fā)生大的變化，即所謂其結(jié)構(gòu)本身并不發(fā)生大的變化，即所謂同晶取同晶取代代。但晶體的性質(zhì)可以發(fā)

19、生很大的變化。但晶體的性質(zhì)可以發(fā)生很大的變化。 硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)的共同特點(diǎn)：硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)的共同特點(diǎn)：第29頁(yè)/共52頁(yè)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)類型類型SiO44-共共用用O2-數(shù)數(shù)形狀形狀絡(luò)陰離子絡(luò)陰離子Si/O實(shí)例實(shí)例島狀島狀0四面體四面體SiO44-1:4鎂橄欖石鎂橄欖石Mg2SiO4組群組群狀狀1雙四面體雙四面體 Si2O76-2:7硅鈣石硅鈣石Ca2Si2O72三節(jié)環(huán)三節(jié)環(huán)Si3O96-1:3藍(lán)錐礦藍(lán)錐礦BaTiSi3O9四節(jié)環(huán)四節(jié)環(huán)Si4O128-1:3Ca2Al2(Fe,Mn)BO3Si4o12(OH)2 (斧石斧石)六節(jié)環(huán)六節(jié)環(huán)Si6O1812-1:3綠寶石綠寶石Be3Al2Si6O18鏈狀鏈狀

20、2單鏈單鏈Si2O64-1:3透輝石透輝石CaMgSi2O62, 3雙鏈雙鏈Si4O114-4:11透閃石透閃石Ca2Mg5Si4O112(OH)2層狀層狀3平面層平面層Si4O104-4:10滑石滑石Mg3Si4O10 (OH)2架狀架狀4骨架骨架SiO201:2石英石英SiO2AlSi3O81-鉀長(zhǎng)石鉀長(zhǎng)石KAlSi3O8AlSiO41-方鈉石方鈉石NaAlSiO44/3H2O表表2.132.13硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)類型與硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)類型與Si/OSi/O比的關(guān)系比的關(guān)系第30頁(yè)/共52頁(yè)A、鋯英石結(jié)構(gòu) 四方晶系，晶胞參四方晶系，晶胞參數(shù)數(shù)a=0.661nm,c=0.601nma=0.661n

21、m,c=0.601nm，晶胞分子數(shù)為晶胞分子數(shù)為4 4。硅氧四硅氧四面體以面體以孤島狀孤島狀存在，之間存在，之間以以ZrZr4+4+連接，每一個(gè)連接，每一個(gè)ZrZr4+4+填充在填充在8 8個(gè)個(gè)O O2-2-之間。之間。其中其中與與 4 4 個(gè)個(gè) O O2 -2 -之 距 離 為之 距 離 為0.215nm0.215nm，與另外，與另外4 4個(gè)是個(gè)是0.229nm0.229nm。鋯英石具有較。鋯英石具有較高的耐火度，可作耐火材高的耐火度，可作耐火材料。料。(1)(1)島狀結(jié)構(gòu)島狀結(jié)構(gòu)（Si/O = 1:4）第31頁(yè)/共52頁(yè)B B、鎂橄欖石結(jié)構(gòu)、鎂橄欖石結(jié)構(gòu)斜方晶系，晶胞分子數(shù)4，O2-近似于

22、六方最緊密堆積排列，硅離子填于1/8四面體空隙，鎂離子填于1/2 八面體空隙。同晶取代同晶取代（Si/O = 1:4）第32頁(yè)/共52頁(yè)每個(gè)O2-離子同時(shí)和1個(gè)SiO4和3個(gè)MgO6相連接 O2-電價(jià)飽和，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有較高的硬度，電價(jià)飽和，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有較高的硬度，熔點(diǎn)達(dá)熔點(diǎn)達(dá)1890oC，鎂質(zhì)耐火材料主要礦物。，鎂質(zhì)耐火材料主要礦物。 各方向上鍵力分布均勻，破碎后呈粒狀。各方向上鍵力分布均勻，破碎后呈粒狀。結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系：結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系：第33頁(yè)/共52頁(yè)（2）組群狀結(jié)構(gòu)雙四面體Si2O76-三節(jié)環(huán)Si3O96-四節(jié)環(huán)Si4O128-六節(jié)環(huán)Si6O1812-圖圖1-33 1-33 孤立

23、的有限硅氧四面體群孤立的有限硅氧四面體群（Si/O = 2:7或1:3）橋氧（或非活性氧）橋氧（或非活性氧）非橋氧（或活性氧）非橋氧（或活性氧）第34頁(yè)/共52頁(yè)綠寶石Be3Al2Si6O18結(jié)構(gòu)：綠柱（寶）綠柱（寶）石石BeBe3 3AlAl2 2SiSi6 6O O1818 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：六方晶系，六方晶系，晶胞分子數(shù)為晶胞分子數(shù)為2 2。其基本單元為六其基本單元為六節(jié)環(huán)。節(jié)環(huán)。BeBe離子處離子處于四面體空隙，于四面體空隙，同時(shí)連接同時(shí)連接4 4個(gè)硅個(gè)硅氧四面體。氧四面體。AlAl離離子處于八面體空子處于八面體空隙隙。 BeAla=0.921nm, c=0.917nma=0.921nm,

24、c=0.917nm第35頁(yè)/共52頁(yè)結(jié)構(gòu)中六節(jié)環(huán)中其他離子存在，使晶體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)中六節(jié)環(huán)中其他離子存在，使晶體結(jié)構(gòu)中存在大的環(huán)形空腔。中存在大的環(huán)形空腔。當(dāng)有電價(jià)低、半徑小的離子當(dāng)有電價(jià)低、半徑小的離子存在時(shí)，在直流電場(chǎng)中，晶體會(huì)表現(xiàn)出顯著的離子存在時(shí)，在直流電場(chǎng)中，晶體會(huì)表現(xiàn)出顯著的離子電導(dǎo)，在交流電場(chǎng)中會(huì)有較大的介電損耗；電導(dǎo)，在交流電場(chǎng)中會(huì)有較大的介電損耗；當(dāng)晶體當(dāng)晶體受熱時(shí)，質(zhì)點(diǎn)熱振動(dòng)的振幅增大，大的空腔使晶體受熱時(shí)，質(zhì)點(diǎn)熱振動(dòng)的振幅增大，大的空腔使晶體不會(huì)有明顯膨脹。不會(huì)有明顯膨脹。 結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系：結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系：第36頁(yè)/共52頁(yè)（3）鏈狀結(jié)構(gòu)）鏈狀結(jié)構(gòu)硅氧四面體通過(guò)共用的氧離

25、子相連接，形成向一硅氧四面體通過(guò)共用的氧離子相連接，形成向一維方向無(wú)限延伸的鏈。按共頂?shù)臄?shù)目不同，分為單鏈和維方向無(wú)限延伸的鏈。按共頂?shù)臄?shù)目不同，分為單鏈和雙鏈。每個(gè)硅氧四面體通過(guò)共用兩個(gè)頂點(diǎn)向一維方向無(wú)雙鏈。每個(gè)硅氧四面體通過(guò)共用兩個(gè)頂點(diǎn)向一維方向無(wú)限延伸形成單鏈，限延伸形成單鏈，化學(xué)式可寫為化學(xué)式可寫為Si2O6n4n-。雙鏈：。雙鏈：Si4O11n6n- （a）單鏈結(jié)構(gòu) （d）雙鏈結(jié)構(gòu) （b）（c）（e）為從箭頭方向觀察所得的投影圖（單鏈：Si/O =1:3，雙鏈：Si/O =4:11 ）第37頁(yè)/共52頁(yè)單鏈結(jié)構(gòu)類型第38頁(yè)/共52頁(yè)透輝石，透輝石，CMS2，單斜晶系，單斜晶系，a=0

26、.971nm,b=0.889nm,c=0.524nm,=105.37。晶胞分子數(shù)為。晶胞分子數(shù)為4。硅氧單鏈平行于。硅氧單鏈平行于C軸方向伸展，鏈中硅氧四面體的取向是軸方向伸展，鏈中硅氧四面體的取向是一個(gè)向上、一個(gè)向下交替排列。一個(gè)向上、一個(gè)向下交替排列。 解理性與結(jié)晶習(xí)性：解理性與結(jié)晶習(xí)性：因鏈內(nèi)因鏈內(nèi)Si-O鍵比鏈間的鍵比鏈間的M-O鍵強(qiáng)得多，鍵強(qiáng)得多，所以很容易沿鏈間結(jié)合較弱處劈裂，具有所以很容易沿鏈間結(jié)合較弱處劈裂，具有柱狀、纖維狀解理柱狀、纖維狀解理特性。特性。（單鏈結(jié)構(gòu)）第39頁(yè)/共52頁(yè)根據(jù)水鋁（鎂）石層中八面體空隙的填充情根據(jù)水鋁（鎂）石層中八面體空隙的填充情況，結(jié)構(gòu)又可分為三

27、八面體型（填充況，結(jié)構(gòu)又可分為三八面體型（填充100%100%）和二）和二八面體型（填充八面體型（填充2/32/3）。）。 （4 4）層狀結(jié)構(gòu)）層狀結(jié)構(gòu)層狀結(jié)構(gòu)是每個(gè)硅氧四面體通過(guò)層狀結(jié)構(gòu)是每個(gè)硅氧四面體通過(guò)3 3個(gè)橋氧連個(gè)橋氧連接，在二維方向伸展的接，在二維方向伸展的六節(jié)環(huán)狀六節(jié)環(huán)狀的硅氧層。的硅氧層?；瘜W(xué)式化學(xué)式可寫為可寫為SiSi4 4O O1010n n4n-4n-。按照硅氧層中活性氧的空間。按照硅氧層中活性氧的空間取向不同，硅氧層分為兩類：?jiǎn)尉W(wǎng)層和復(fù)網(wǎng)層取向不同，硅氧層分為兩類：?jiǎn)尉W(wǎng)層和復(fù)網(wǎng)層 單網(wǎng)層：所有活性氧指向同一方向；單網(wǎng)層：所有活性氧指向同一方向； （1 1：1 1層）層）

28、復(fù)網(wǎng)層：兩層硅氧層中的活性氧交替地指向相反復(fù)網(wǎng)層：兩層硅氧層中的活性氧交替地指向相反方向方向。 （2 2：1 1層）層）（Si/O = 4:10）第40頁(yè)/共52頁(yè)單網(wǎng)層復(fù)網(wǎng)層第41頁(yè)/共52頁(yè)滑石屬滑石屬單斜晶系單斜晶系，晶胞參數(shù)，晶胞參數(shù)a=0.525nm,b=0.910nm,c=1.881nm,=100；結(jié)構(gòu)屬?gòu)?fù)網(wǎng)結(jié)構(gòu)屬?gòu)?fù)網(wǎng)層結(jié)構(gòu)：層結(jié)構(gòu)：(OH)-位于六節(jié)環(huán)中心，位于六節(jié)環(huán)中心，Mg位于硅與位于硅與(OH)-形成的三角形的中心，但高度不同。兩個(gè)硅氧層形成的三角形的中心，但高度不同。兩個(gè)硅氧層的活性氧指向相反，中間通過(guò)鎂氫氧層連接，形的活性氧指向相反，中間通過(guò)鎂氫氧層連接，形成滑石結(jié)構(gòu)的

29、復(fù)網(wǎng)層。水鎂石層中成滑石結(jié)構(gòu)的復(fù)網(wǎng)層。水鎂石層中Mg2+的配位數(shù)的配位數(shù)為，形成為，形成MgO4(OH)2八面體，屬于三八面八面體，屬于三八面體型結(jié)構(gòu)。體型結(jié)構(gòu)。A、滑石、滑石Mg3Si4O10(OH)2的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)（Si/O = 4:10）第42頁(yè)/共52頁(yè) 晶體具有良好的片狀晶體具有良好的片狀解理特性，并具有滑膩解理特性，并具有滑膩感：感：復(fù)網(wǎng)層中每個(gè)活性復(fù)網(wǎng)層中每個(gè)活性氧電價(jià)飽和，氧電價(jià)飽和，OHOH- -中的氧中的氧電價(jià)也是飽和的，所以電價(jià)也是飽和的，所以復(fù)網(wǎng)層內(nèi)是電中性的。復(fù)網(wǎng)層內(nèi)是電中性的。層與層之間只能靠較弱層與層之間只能靠較弱的分子間力來(lái)結(jié)合，致的分子間力來(lái)結(jié)合，致使層間易相對(duì)

30、滑動(dòng)。使層間易相對(duì)滑動(dòng)。重要：重要：第43頁(yè)/共52頁(yè)（5 5）架狀結(jié)構(gòu)）架狀結(jié)構(gòu)-方石英中，兩個(gè)硅氧四面體之間以共用氧為方石英中，兩個(gè)硅氧四面體之間以共用氧為對(duì)稱中心。在對(duì)稱中心。在-鱗石英中，兩個(gè)共頂?shù)墓柩跛拿骟w之鱗石英中，兩個(gè)共頂?shù)墓柩跛拿骟w之間相當(dāng)于有一對(duì)稱面。在間相當(dāng)于有一對(duì)稱面。在-石英中，相當(dāng)于在石英中，相當(dāng)于在-方方石英的基礎(chǔ)上，使硅氧硅鍵由石英的基礎(chǔ)上，使硅氧硅鍵由180180轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)?50150。由于這三種石英中硅氧四面體的連接方式不同，因此，由于這三種石英中硅氧四面體的連接方式不同，因此，它們之間的轉(zhuǎn)變屬于重建性轉(zhuǎn)變。它們之間的轉(zhuǎn)變屬于重建性轉(zhuǎn)變。 （Si/O = 1:2）第44頁(yè)/共52頁(yè)第45頁(yè)/共52頁(yè)（A1）方石英方石英立方晶系，分子數(shù)立方晶系，分子數(shù)8。硅位于晶胞頂點(diǎn)及面心，。硅位于晶胞頂點(diǎn)及面心，晶胞內(nèi)部還有晶胞內(nèi)部還有4個(gè)硅，其位置相當(dāng)于金剛石中個(gè)硅，其位置相當(dāng)于金剛石中C原子的位原子的位置。置。交替指向相反方向的硅氧四面體組成六節(jié)環(huán)狀的硅交替指向相反方向的硅氧四面體組成六節(jié)環(huán)狀的硅氧層。以氧層。以3層為一個(gè)重復(fù)周期在平行于（層為一個(gè)重復(fù)周期在平行于（111）面的方向）面的方向上平行疊放而形成的架狀結(jié)構(gòu)。上平行疊放而形成的架狀結(jié)構(gòu)。第46頁(yè)/共52頁(yè)（A2）鱗石英鱗石