硅酸盐的结构

硅酸盐晶体都是以硅氧四面体作为基本结构单元，见图 4—11（A），由于每个氧原子有两个单电子，可以分别和二个硅原子形成共价键，连接两个硅氧四面体的氧原子称为桥氧原子，桥氧原子可以将硅氧四面体结构单元以不同形式连接，便形成了各种天然硅酸盐。

硅酸盐的结构 - 图1

图 4-11 由 SiO4 四面体组成的多种硅酸盐阴离子结构

  1. 含简单的SiO 4- 离子，形成正硅酸盐，其中硅氧比为1∶4，例如橄

榄石 Mg2SiO4。

  1. 由 2 个 SiO4 四面体共用顶角的一个氧原子而形成二硅酸阴离子

Si O 6-，见图4—11（B），如硬石Ca ZnSi O 。

2 7 2 2 7

  1. 由 3、4 或 6 个 SiO4

    四面体共用每个四面体两个顶角的氧原子而形成直链或闭合环，见图 4—11（C），（D）。例如，绿柱石 Be3Al2Si6O18。

  2. 许多 SiO4 四面体通过每个 SiO4

    四面体的两个氧原子连接成无限长的单链见图 4—11（E）或再由单链结合为双链，见图 4—11（F），在链之间分布着带正电荷的金属正离子，这些离子将不同的链连在一起，链与链之间的结合力比同一链内的结合力弱，因此这类硅酸盐具有纤维状结构。例如透辉石 CaMg（SiO3）2 和钠闪石 Na2FeⅡFeⅢ（Si4O11）OH。

  3. 每个硅氧四面体通过共用三个角顶氧原子分别同其它硅氧四面体连接成片状结构。见图

    4—11（G）。这类硅酸盐同样通过金属正离子将片层连接在一起，层与层之间的结合力较同一层内的结合力弱，层间容易滑动。例如云母 KAl2（AlSi3O10（OH）2）等。

  4. 硅氧四面体间通过四个角顶氧原子均共用而组成各种各样空间网状结构，这类硅酸盐中硅氧比为

    1∶2，符合最简式 SiO2，如石英，如果为硅铝酸盐，整个架构仍旧不变，只是有些四面体为 AlO4，而不全是 SiO4 四面体，例如，长石 K（AlSi3O8）及沸石 Na2（Al2Si3O10）·2H2O 二种结构。

图 4—12 为沸石（zeolite）的结图构。注意沟道和空腔。这些开放的区域可以装大分子如水分子。

硅酸盐的结构 - 图2

图 4-12 沸石的结构