3.5 無機(jī)非金屬材料組成與晶體結(jié)構(gòu)(7)

    3.5.2 硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)
    1. 硅酸鹽結(jié)構(gòu)的一般特點及分類
   （1）特點
    ① 構(gòu)成硅酸鹽的基本結(jié)構(gòu)是[SiO₄]四面體，Si—O平均距離0.160 nm（< r⁺+r ^-），電負(fù)性差D = 1.7，說明Si—O鍵并非純離子鍵結(jié)合，而是具有相當(dāng)高的共價鍵成分，據(jù)估計離子鍵和共價鍵大約各占一半。
    ② 每一個氧最多只能被兩個[SiO₄]所共有。
    ③ [SiO₄]可以相互孤立地存在或通過共頂相互連接，如果以共棱或共面方式相連，將造成結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性。
    ④ [SiO4]中O—Si—O的結(jié)合鍵不是一條直線，而是一折線( ≈145° )。
    ⑤ 在硅酸鹽晶體中，除了硅和氧以外，組成中還含有其他陽離子多達(dá)50多種，因此其結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜。
     （2）分類
    硅酸鹽晶體種類繁多，是構(gòu)成地殼的主要礦物，也是水泥、普通陶瓷、玻璃、耐火材料等傳統(tǒng)硅酸鹽工業(yè)的主要原料。仔細(xì)研究各種硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)之后，發(fā)現(xiàn)其共同的特點是結(jié)構(gòu)中都含有硅氧四面體[SiO₄]，硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)就是以這些[SiO4]作為基本結(jié)構(gòu)單元，由它們相互連接構(gòu)筑起來的，并且它們之間的不同連接方式，就決定了硅酸鹽晶體的結(jié)構(gòu)類型，分為：島狀、組群狀、鏈狀、層狀和架狀，歸納于表3-12。不同的結(jié)構(gòu)在組成上得到反映，可以用O/Si比值來表征。當(dāng)O/Si=4時，[SiO₄]完全孤立存在，通過其他離子配位多面體連接形成硅酸鹽晶體；隨著O/Si下降，部分[SiO4]之間直接連接，亦即它們的連接程度增加，結(jié)構(gòu)形式處于島狀到架狀之間的某種結(jié)構(gòu)；當(dāng)[SiO₄]之間完全相互直接連接形成架狀結(jié)構(gòu)時，O/Si=2。因此O/Si這個參數(shù)就決定了硅酸鹽晶體中[SiO₄]之間的連接程度與結(jié)構(gòu)類型。當(dāng)[SiO₄]通過某個頂角的氧相互連接時，這個氧就被稱作橋氧（O_b），如果[SiO₄]某個頂角的氧與其他陽離子連接，則這個氧就被稱作非橋氧（O_nb）或自由氧。表3-13中的每種結(jié)構(gòu)類型的具體形狀示于圖3-35中，關(guān)于層狀和架狀結(jié)構(gòu)后面將作重點介紹。