第一章晶體化學(xué)基本原理1幾何結(jié)晶學(xué)的空間格子

在幾何結(jié)晶學(xué)中，把晶體內(nèi)部的原子、離子或原子基團(tuán)等結(jié)構(gòu)基元抽象成幾何的點(diǎn)，實(shí)際晶體就可以用三維點(diǎn)陣代替，晶體的結(jié)構(gòu)可以看成是由幾何點(diǎn)陣組成的具有空間格子構(gòu)造的固體。任何一種晶體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)都可用空間格子構(gòu)造表達(dá)。晶體：內(nèi)部的結(jié)構(gòu)基元

（原子、離子或原子基團(tuán)）在三維空間以一定周期性重復(fù)排列的固體，或者說(shuō)晶體是具有格子構(gòu)造的固體。

2晶體的空間格子構(gòu)造：結(jié)點(diǎn)－

空間格子中的點(diǎn)行列－結(jié)點(diǎn)在一維方向上的排列?？臻g格子中任意兩個(gè)結(jié)點(diǎn)連接的方向就是一個(gè)行列方向。行列中相鄰結(jié)點(diǎn)間的距離稱(chēng)為該行列的結(jié)點(diǎn)間距。

平行六面體－空間格子中的最小單位，由六個(gè)兩兩平行且大小相等的面組成。晶體的空間格子結(jié)構(gòu)可以看成是有無(wú)數(shù)個(gè)平行六面體在三維空間毫無(wú)間隙的重復(fù)堆積。

面網(wǎng)－

結(jié)點(diǎn)在平面上的分布構(gòu)成面網(wǎng)。空間格子中，不在同一行列上的任意三個(gè)結(jié)點(diǎn)就可聯(lián)成一個(gè)面網(wǎng)。一個(gè)二維的面網(wǎng)上，單位面積內(nèi)的結(jié)點(diǎn)數(shù)目稱(chēng)為面網(wǎng)密度。任意兩個(gè)相鄰面網(wǎng)的垂直距離稱(chēng)為面網(wǎng)間距。§1晶體化學(xué)基本原理固體材料可以按照固體中原子之間結(jié)合力的本質(zhì)，即化學(xué)鍵的類(lèi)型來(lái)分類(lèi)。按照鍵的類(lèi)型可以將晶體分為離子晶體、共價(jià)晶體、金屬晶體和氫鍵晶體。

離子型晶體是由正負(fù)離子以離子鍵結(jié)合形成的。正負(fù)離子之間以靜電作用力相結(jié)合，正負(fù)離子通常相間排列，以使帶異號(hào)電荷離子之間的引力達(dá)到最大，而帶同號(hào)電荷離子之間的排斥力達(dá)到最小。(一)晶體中質(zhì)點(diǎn)的堆積1.最緊密堆積原理物系堆積越密實(shí)，它們的能量越低，越穩(wěn)定。因此，在沒(méi)有其他因素（如價(jià)鍵的方向性）影響下，晶體中質(zhì)點(diǎn)的排列都應(yīng)遵循最緊密堆積原理。適用范圍：離子晶體、金屬晶體球體的緊密堆積等徑球體的最緊密堆積：晶體由一種元素

組成，如Cu、Ag、Au不等徑球體的最緊密堆積：由兩種以上元素組成，如NaCl、MgO一、影響離子晶體結(jié)構(gòu)的因素3.不等徑球體的緊密堆積大球按最緊密或近似最緊密堆積；小球填充在八面體或四面體空隙中離子晶體的結(jié)構(gòu)特征

離子晶體包括具有絡(luò)合離子的晶體。如方解石（碳酸鈣）。1、由于離子鍵無(wú)方向性、飽和性，所以配位數(shù)高，堆積較密。2、離子晶體結(jié)構(gòu)可以近似歸結(jié)為不等大球的堆積問(wèn)題。3、負(fù)離子是堆積的主體，較小的正離子安插在空隙中，正離子的配位數(shù)取決于正負(fù)離子半徑之比。（二）配位數(shù)與配位多面體1.配位數(shù)（CN）

晶體結(jié)構(gòu)中，一個(gè)原子或離子周?chē)c其直接相鄰的原子或異號(hào)離子數(shù)。單質(zhì)晶體：均為12；離子晶體：小于12，一般為4或6；共價(jià)晶體：配位數(shù)較低，小于4。2.配位多面體

晶體結(jié)構(gòu)中，與某一個(gè)陽(yáng)離子結(jié)成配位關(guān)系的各個(gè)陰離子的中心連線(xiàn)所構(gòu)成的多面體。三角形配位四面體配位八面體配位立方體配位思考：NaCl中陰陽(yáng)離子的配位數(shù)和配位多面體？通常，可用r+/r-的半徑之比判斷陽(yáng)離子的配位數(shù)。r＋r－配位數(shù)的大小主要與比值有關(guān)，此外還與T、P、離子極化等因素有關(guān)（三）離子極化離子在外電場(chǎng)作用下，離子的電荷分布由于鄰近相反電荷離子的作用而引起畸變，離子正負(fù)電荷的重心發(fā)生偏離，產(chǎn)生偶極子，這一現(xiàn)象稱(chēng)為極化。極化帶來(lái)的三個(gè)結(jié)果：正負(fù)離子之間距離縮短；共價(jià)成分提高；配位數(shù)降低。1.極化過(guò)程1）被極化：一個(gè)離子受到其他離子所產(chǎn)生的外電場(chǎng)的作用下發(fā)生極化，用極化率α

表示2）主極化：一個(gè)離子以其本身的電場(chǎng)作用于周?chē)x子，使其他離子極化，用極化力β

表示2.一般規(guī)律：正離子β大α小負(fù)離子β小α大▲

18電子構(gòu)型的正離子Cu2＋、Cd2＋的α值大離子所帶電荷越多，體積越小，產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度越大，其主極化力β越大；同價(jià)離子的半徑越大，極化率α越高。例：極化對(duì)鹵化銀晶體結(jié)構(gòu)的影響AgFAgClAgBrAgI極化鍵性

CN結(jié)構(gòu)類(lèi)型變強(qiáng)強(qiáng)離子鍵混合鍵共價(jià)鍵64NaCl型NaCl型ZnS型3.離子極化對(duì)晶體結(jié)構(gòu)的影響極化電子云重疊（偶極）鍵性變化（離子鍵共價(jià)鍵）離子間距減小配位數(shù)CN結(jié)構(gòu)類(lèi)型發(fā)生變化（四）電負(fù)性各種元素的原子在形成價(jià)鍵時(shí)吸引電子的能力。根據(jù)元素電負(fù)性的不同，鮑林用電負(fù)性差值△X＝XA－XB來(lái)計(jì)算化合物中離子鍵的成份。差值越大，離子鍵成分越高。如圖1－28。例：1）NaCl：XCl－＝3.0，XNa＋＝0.9△X＝XCl－－XNa＋＝3.0-0.9＝2.1離子鍵分?jǐn)?shù)＝70％——離子鍵為主2）SiC共價(jià)鍵為主3）SiO2（五）結(jié)晶化學(xué)定律哥希密特（Goldschmidt)

離子晶體的結(jié)構(gòu)取決于其組成質(zhì)點(diǎn)的數(shù)量關(guān)系、大小關(guān)系與極化性能。表單鍵的離子性百分?jǐn)?shù)與電負(fù)性差值之間的關(guān)系XA-XB離子性百分?jǐn)?shù)/%XA-XB離子性百分?jǐn)?shù)/%0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.61

4

9

15

22

30

39

471.8

2.0

2.2

2.4

2.6

2.8

3.0

3.255

63

70

76

82

86

89

92二、鮑林規(guī)則（一）第一規(guī)則（配位多面體規(guī)則）：圍繞每一陽(yáng)離子，形成一個(gè)陰離子配位多面體，陰陽(yáng)離子的間距決定于它們的半徑之和，陽(yáng)離子的配位數(shù)則取決于它們的半徑之比。

在晶體化學(xué)中，描述晶體結(jié)構(gòu)可以直接用球體的堆積表述，也可以用配位多面體的連接表達(dá)。

鮑林從配位多面體的形成和連接出發(fā)，總結(jié)了適用于描述離子晶體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的規(guī)則。正負(fù)離子半徑比配位數(shù)堆積結(jié)構(gòu)<0.15520.155～0.22530.225～0.41440.414～0.73260.732～1.0008~1.000129正負(fù)離子半徑比與配位數(shù)及負(fù)離子堆積結(jié)構(gòu)的關(guān)系Chapter1StructureofMaterialsr＋r－配位數(shù)與的關(guān)系例：NaCl晶體在NaCl晶體結(jié)構(gòu)中，Cl－面心立方堆積，Na＋充填在Cl－形成的八面體空隙中，CNNa＝6

CN＝6時(shí)的臨界狀態(tài)r＋r－1）當(dāng)>0.414時(shí)，r＋，引力>斥力r＋r－2）當(dāng)<0.414時(shí)，r＋，斥力>引力——不穩(wěn)定，CN值下降為4討論：陽(yáng)離子的配位數(shù)與陰陽(yáng)離子半徑比的關(guān)系：正離子總是在自己半徑所允許的條件下，具有盡可能高的配位數(shù)，使得正負(fù)離子相接觸而負(fù)離子之間稍有間隔，使體系處于最穩(wěn)定狀態(tài)。判斷晶體結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)定判斷（確定）共用一個(gè)頂點(diǎn)的八面體的數(shù)目例1：判斷NaCl晶體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性每個(gè)Na＋周?chē)?個(gè)Cl－，即CNNa＝6，每個(gè)Cl－周?chē)?個(gè)Na＋，偏差為0，晶體結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的（二）第二規(guī)則（靜電價(jià)規(guī)則）：在一個(gè)穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)中，從所有相鄰接的陽(yáng)離子到達(dá)一個(gè)陰離子的靜電鍵的總強(qiáng)度，等于（或近似等于）陰離子的電荷數(shù)。判斷（確定）共用一個(gè)頂點(diǎn)的八面體的數(shù)目例2：[SiO4]中，[AlO6]中，[MgO6]中，所以：而根據(jù)靜電價(jià)規(guī)則，[SiO4]的一個(gè)頂點(diǎn)還可連接1個(gè)[SiO4]2個(gè)[AlO6]或3個(gè)[MgO6]或才能穩(wěn)定鎂橄欖石（Mg2SiO4）[SiO4]與[MgO6]（三）第三規(guī)則（共頂、共棱、共面規(guī)則）：在配位結(jié)構(gòu)中，兩個(gè)陰離子多面體以共棱，特別是共面方式存在時(shí)，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性便降低。（對(duì)于電價(jià)高，配位數(shù)小的陽(yáng)離子此效應(yīng)顯著（如[SiO4])；且當(dāng)r＋/r－接近于配位多面體穩(wěn)定的下限值時(shí)，此效應(yīng)更為顯著。）例：島狀鎂橄欖石（Mg2SiO4）Si4＋斥力較大，使得[SiO4]間互不相連，以孤立狀態(tài)存在；而Si4＋與Mg2＋間斥力較小，[SiO4]與[MgO6]之間共頂和共棱相連，形成較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。（四）第四規(guī)則：——第三規(guī)則的推論在一個(gè)含有不同陽(yáng)離子的晶體中，電價(jià)高而配位數(shù)小的那些陽(yáng)離子不趨向于相互共有配位多面體的要素。共頂、共棱和共面

鈣鈦礦晶體CaTiO3

AmBnXp-TYPE

立方晶系

Ca2+立方體頂角配位數(shù)12O2-面心配位數(shù)6，

Ti4+

體心配位數(shù)6

位于八面體間隙

[TiO6]8-八面體

Ti4+八面體中心

例：柘榴石，Ca3Al2Si3O12其中，CNCa＝8，CNAl＝6，CNSi＝4陽(yáng)離子靜電鍵強(qiáng)度：一個(gè)O2－可同時(shí)連接2個(gè)Ca2＋，1個(gè)Al3＋和1個(gè)Si4＋2個(gè)Al3＋和1個(gè)Si4＋4個(gè)Ca2＋和1個(gè)Si4＋則柘榴石中在兩種配位形式：或和則第二種配位方式不符合節(jié)約規(guī)則。根據(jù)鮑林第二規(guī)則：（五）第五規(guī)則（節(jié)約規(guī)則）：在一個(gè)晶體結(jié)構(gòu)中，本質(zhì)不同的結(jié)構(gòu)組元的種類(lèi)傾向于為數(shù)最小。三、同質(zhì)多晶與類(lèi)質(zhì)同晶（一）概念同質(zhì)多晶：化學(xué)組成相同的物質(zhì)，在不同的熱力學(xué)條件下，結(jié)晶成為兩種以上結(jié)構(gòu)不同的晶體的現(xiàn)象。例如：C石墨金剛石類(lèi)質(zhì)同晶：化學(xué)組成相似的不同化合物，具有相同晶體結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象。（二）多晶轉(zhuǎn)變變體：碳（C）有兩種變體，石英（SiO2）有七種變體1.根據(jù)多晶轉(zhuǎn)變前后晶體結(jié)構(gòu)變化和轉(zhuǎn)變速度的情況不同，分為：位移性轉(zhuǎn)變：質(zhì)點(diǎn)間位移、鍵長(zhǎng)、鍵角的調(diào)整，轉(zhuǎn)變速度快（高低溫型轉(zhuǎn)變）。重建型轉(zhuǎn)變：舊鍵的破壞，新鍵的形成，轉(zhuǎn)變速度慢。例：SiO2β-石英

α-石英573℃位移性轉(zhuǎn)變，需能量低α-磷石英α-石英870℃重建型轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變慢2.根據(jù)多晶轉(zhuǎn)變的方向，可分為：

當(dāng)溫度高于或低于轉(zhuǎn)變點(diǎn)時(shí)，兩種變體可以反復(fù)瞬時(shí)轉(zhuǎn)變，位移性轉(zhuǎn)變都屬于可逆轉(zhuǎn)變。（雙向轉(zhuǎn)變）

指轉(zhuǎn)變溫度下，一種變體可以轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N變體，而反向轉(zhuǎn)變卻幾乎不可能，少數(shù)重建性轉(zhuǎn)變屬于不可逆轉(zhuǎn)變。（單向轉(zhuǎn)變）α-磷石英α-石英870℃如：α-磷石英870℃β,γ-磷石英可逆轉(zhuǎn)變：不可逆轉(zhuǎn)變：1.單晶硅立方晶系、共價(jià)晶體、

8個(gè)原子幾種典型晶體結(jié)構(gòu)2.氯化鈉與氯化銫

AX-TYPESodiumchloride(Rocksalt)andCesiumchloride

正負(fù)離子半徑比配位數(shù)

Na+/Cl-0.5246正八面體配位

Cs+/Cl-0.9338立方體配位

Figure3.5Figure3.6晶體結(jié)構(gòu)：立方晶系，a＝0.540nm；空間格子：立方面心格子，S2－離子呈立方最緊密堆積，配位數(shù)4位于立方面心的結(jié)點(diǎn)位置，Zn2＋離子配位數(shù)4，交錯(cuò)地分布于1/8小立方體的中心，即1/2的四面體空隙中。3、ZnS閃鋅礦型結(jié)構(gòu)

化學(xué)式：β－ZnS，面心立方ZnS，極性共價(jià)鍵Zn-SAX-TYPE結(jié)構(gòu)投影圖：（俯視圖）用標(biāo)高來(lái)表示，0－底面；25－ 1/4；50－1/2；75－3/4。（0－100；25－ 125；50－150是等效的）配位數(shù)：CN＋＝CN－＝4；極性共價(jià)鍵，配位型共價(jià) 晶體。配位多面體：〔ZnS4〕四面體，在空間以共頂方式相連接屬于閃鋅礦型結(jié)構(gòu)晶體有：β－SiC；GaAs；AlP；InSb等。4.氟化鈣Fluorite(CaF2)AmXp-TYPEFigure3.8空間格子：Ca2＋位于立方面心的結(jié)點(diǎn)位置，F(xiàn)－位于立方體內(nèi)八個(gè)小立方體的中心，即Ca2＋按立方緊密堆積的方式排列，F(xiàn)－充填于全部四面體空隙中。配位數(shù)：CN＋＝8；CN－＝4多面體：簡(jiǎn)單立方體連接形式：〔Ca4F8〕之間以共棱形式連接晶胞組成：

Ca2＋＝8×1/8＋6×1/2＝4；F－＝4＋4＝8性質(zhì)：八面體空隙全部空著—空洞—負(fù)離子擴(kuò)散屬于螢石結(jié)構(gòu)的晶體有：BaF2；PbF2；CeO2；ThO2；UO2；低溫ZrO2（扭曲、變形）螢石和反螢石型結(jié)構(gòu)

（FluoriteandAntifluoriteStructures）反螢石型結(jié)構(gòu)：負(fù)離子按面心立方排列，正離子填入全部的四面體間隙位中，即每個(gè)面心立方晶格填入8個(gè)正離子。正負(fù)離子的配位數(shù)分別為4和8，正負(fù)離子的比例為2:1實(shí)例：Li2O,Na2O,K2O,Rb2O,硫化物；20Chapter1StructureofMaterials螢石型結(jié)構(gòu)：反螢石型結(jié)構(gòu)中的正負(fù)離子位置互換。正負(fù)離子的配位數(shù)分別為8和4，正負(fù)離子比例為1:2。實(shí)例：螢石：ThO2,CeO2,PrO2,UO2,ZrO2,HfO2,NpO2,PuO2,AmO2,CaF2,BaF2,PbF2半徑較大的4價(jià)正離子氧化物和半徑較大的2價(jià)正離子氟化物的晶體傾向于形成這種結(jié)構(gòu)。

21Chapter1StructureofMaterials

7.

鈣鈦礦晶體CaTiO3

AmBnXp-TYPE

立方晶系

Ca2+立方體頂角配位數(shù)12O2-面心配位數(shù)6，

Ti4+

體心配位數(shù)6

位于八面體間隙

[TiO6]8-八面體

Ti4+八面體中心

以BaTiO3或PbTiO3基固溶體為主晶相的鐵電陶瓷，是鐵電陶瓷的代表性陶瓷材料，是制造電容器的重要材料之一。硅酸鹽結(jié)構(gòu) Silicate

Structure基本結(jié)構(gòu)單元：硅氧四面體[SiO4]四面體連接方式：共頂連接非橋氧nonbridgingoxygen橋氧bridgingoxygen40Chapter2StructureofMaterialsChapter2StructureofMaterials41Silicatestructure硅酸鹽結(jié)構(gòu)類(lèi)型島狀

鏈狀層狀網(wǎng)架狀41Chapter2StructureofMaterials以硅氧四面體共有氧的數(shù)量可以把硅酸鹽結(jié)構(gòu)劃分為五種不同類(lèi)型：組群狀Chapter2StructureofMaterials4242硅酸鹽結(jié)構(gòu)示意圖Chapter2StructureofMaterialsChapter2StructureofMaterials硅酸鹽的結(jié)構(gòu)主要由三部分組成，一部分是由硅和氧按不同比例組成的各種負(fù)離子團(tuán)，稱(chēng)為硅氧骨干，這是硅酸鹽的基本結(jié)構(gòu)單元，另外兩部分為硅氧骨干以外的正離子和負(fù)離子。因此，硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)可歸納如下：

(1)構(gòu)成硅酸鹽的基本結(jié)構(gòu)單元是硅和氧組成的[SiO4]4-四面體。在[SiO4]4-中，4個(gè)氧離子圍繞位于中心的硅離子，每個(gè)氧離子有一個(gè)電子可以和其他離子鍵合。硅氧之間的平均距離為0.160nm，這個(gè)值比硅氧離子半徑之和要小，說(shuō)明硅氧之間的結(jié)合除離子鍵外，還有相當(dāng)成分的共價(jià)鍵，一般視為離子鍵和共價(jià)鍵各占50％。硅酸鹽的晶體結(jié)構(gòu)

(2)按電價(jià)規(guī)則，每個(gè)O2-最多只能為兩個(gè)[SiO4]4-四面體所共有。如果結(jié)構(gòu)中只有一個(gè)Si4+提供給O2-電價(jià)，那么O2-的另一個(gè)未飽和的電價(jià)將由其他正離子如Al3+，Mg2+……提供，這就形成各種不同類(lèi)型的硅酸鹽。

(3)按第三規(guī)則，

[SiO4]4-四面體中未飽和的氧離子和金屬正離子結(jié)合后，可以相互獨(dú)立地在結(jié)構(gòu)中存在，或者可以通過(guò)共用四面體頂點(diǎn)彼此連接成單鏈、雙鏈或成層狀、網(wǎng)狀的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，但不能共棱和共面連接，且同一類(lèi)型硅酸鹽中，[SiO4]四面體間的連接方式一般只有一種。

(4)[SiO4]4-四面體中的Si-O-Si結(jié)合鍵通常并不是一條直線(xiàn)，而是呈鍵角為145的折線(xiàn)。所以，硅酸鹽結(jié)構(gòu)是由[SiO4]4-四面體結(jié)構(gòu)單元以不同方式相互連成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。因此其分類(lèi)不能按化學(xué)上的正、偏硅酸鹽來(lái)分，而是按照[SiO4]4-的不同組合，即按[SiO4]4-四面體在空間發(fā)展的維數(shù)來(lái)分。硅酸鹽的晶體結(jié)構(gòu)1．島狀硅酸鹽

所謂島狀結(jié)構(gòu)，是指在硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)中，[SiO4]4-四面體是以孤立狀態(tài)存在，即一個(gè)個(gè)[SiO4]4-四面體每個(gè)O2-一側(cè)與1個(gè)Si4+連接，另一側(cè)與其它金屬離子相配位使電價(jià)平衡。正離子可是．Mg2+，Ca2+，F(xiàn)e2+，Mn2+等金屬離子。

屬于孤島狀硅酸鹽結(jié)構(gòu)的礦物有鎂橄欖石Mg2[SiO4]，鋯英石Zr[SiO4]，藍(lán)晶石Al2O3·SiO2

，水泥熟料中的-C2S、-C2S和C3S

島狀：4個(gè)O，非橋氧原子。[SiO4]4-

鎂橄欖石結(jié)構(gòu)在(100)面投影圖

鎂橄欖石（Mg2SiO4）47結(jié)構(gòu)中的同晶取代鈣橄欖石CaMgSiO4結(jié)構(gòu)中的同晶取代鎂橄欖石中的Mg2+可以被Fe2+以任意比例取代，形成橄欖石（FexMg1-x）SiO4固溶體。47Mg-O鍵和Si-O鍵都比較強(qiáng)，鎂橄欖石表現(xiàn)出較高的硬度，熔點(diǎn)達(dá)到1890oC，是鎂質(zhì)耐火材料的主要礦物。Chapter2StructureofMaterials硅酸鹽的晶體結(jié)構(gòu)2．組群狀硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)組群狀結(jié)構(gòu)是指由[SiO4]4-通過(guò)共用氧(橋氧)相連生成的2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)或6個(gè)硅氧組群。這些組群之間再由其他正離子按一定的配位形式構(gòu)成硅酸鹽結(jié)構(gòu)。

孤立的有限硅氧四面體群的各種形狀

硅酸鹽的晶體結(jié)構(gòu)綠柱石的結(jié)構(gòu)

綠柱石Be3Al2[Si6O18]結(jié)構(gòu)屬六方晶系。其基本結(jié)構(gòu)單元是6個(gè)硅氧四面體形成的六節(jié)環(huán)，這些六節(jié)環(huán)之間靠Al3+和Be2+離子連接，Al3+的配位數(shù)為6，與硅氧網(wǎng)絡(luò)的非橋氧形成[AlO6]八面體；Be2+配位數(shù)為4，構(gòu)成[BeO4]四面體。環(huán)與環(huán)相疊，上下兩層錯(cuò)開(kāi)30。從結(jié)構(gòu)上看，在上下疊置的六節(jié)環(huán)內(nèi)形成了巨大的通道，可儲(chǔ)有K+，Na+，Cs+離子及H2O分子，使綠柱石結(jié)構(gòu)成為離子導(dǎo)電的載體。祖母綠

（Emerald）琢磨過(guò)的祖母綠

祖母綠原石

祖母綠礦石顏色：綠柱石純凈時(shí)無(wú)色，含Cr成綠色祖母綠、含F(xiàn)e成淡藍(lán)的海藍(lán)寶石、含Cs成紅色銫綠柱石，還有其它不同色調(diào)。硅酸鹽的晶體結(jié)構(gòu)3．鏈狀硅酸鹽

[SiO4]4-四面體通過(guò)橋氧的連接，在一維方向伸長(zhǎng)成單鏈或雙鏈，而鏈與鏈之間通過(guò)其他正離子按一定的配位關(guān)系連接就構(gòu)成了鏈狀硅酸鹽結(jié)構(gòu)。單鏈結(jié)構(gòu)單元的分子式為[SiO3]n2n-

。一大批陶瓷材料具有這種單鏈結(jié)構(gòu)，如頑輝石Mg[SiO3]，透輝石CaMg[Si2O6]，鋰輝石LiAl[Si2O6]，頑火輝石Mg2[Si2O6]。在單鏈狀結(jié)構(gòu)中由于Si-O鍵比鏈間M－O鍵強(qiáng)得多，因此鏈狀硅酸鹽礦物很容易沿鏈間結(jié)合較弱處裂成纖維。

翡翠的礦物組成輝石族pyroxene翡翠的礦物閃石族Amphibole長(zhǎng)石族Feldspar2、主要輝石種屬根據(jù)國(guó)際礦物協(xié)會(huì)新少量的透輝石。硬玉NaAl[Si2O6]綠輝石(Ca,Na)(R2+,Al)[Si2O6]鈉鉻輝石NaCr[Si2O6]透輝石（少量）。硅酸鹽的晶體結(jié)構(gòu)鏈狀硅酸鹽結(jié)構(gòu)(a)單鏈(b)雙鏈

雙鏈的結(jié)構(gòu)單元分子式為[Si4O11]n6n-。透閃石Ca2Mg5[Si4O11]2(OH)2，斜方角閃石(Mg，F(xiàn)e)7[Si4O11]2(OH)2，硅線(xiàn)石Al[AlSiO5]和莫來(lái)石Al[A1+x·Si1-xO5-x/2](x=0.25~0.40)及石棉類(lèi)礦物都屬雙鏈結(jié)構(gòu)。硅酸鹽的晶體結(jié)構(gòu)4．層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽

[SiO4]4-四面體的某一個(gè)面(由3個(gè)氧離子組成)在平面內(nèi)以共用頂點(diǎn)的方式連接成六角對(duì)稱(chēng)的二維結(jié)構(gòu)即為層狀結(jié)構(gòu)。且它有1個(gè)氧離子處于自由端，價(jià)態(tài)未飽和，稱(chēng)為活性氧，將與金屬離子(如Mg2+，Al3+，F(xiàn)e2+，F(xiàn)e3+，Mn3+，Li+，Na+，K+等)結(jié)合而形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。在六元環(huán)狀單層結(jié)構(gòu)中，Si4+分布在同一高度，單元大小可在六元環(huán)層中取一個(gè)矩形，結(jié)構(gòu)單元內(nèi)氧與硅之比為10：4，其化學(xué)式可寫(xiě)成[Si4O10]4-。在層狀硅酸鹽結(jié)構(gòu)中，層內(nèi)Si-O鍵和Me-O鍵要比層與層之間分子鍵或氫鍵強(qiáng)得多，因此這種結(jié)構(gòu)容易從層間剝離，形成片狀解理。

層狀硅酸鹽中的四面體LayeredSilicates

kaoliniteclay.具有層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽礦物高嶺土Al4[Si4O10](OH)8為典型代表，此外還有滑石Mg3[Si4O10](0H)2，葉蠟石Al2[Si4O10](OH)2，蒙脫石(Mx·2H2O)(Al2-xMgx)[Si4O10](OH)2等。二節(jié)單層，即以?xún)蓚€(gè)[SiO4]4-四面體的連接為一個(gè)重復(fù)周期，且它有1個(gè)氧離子處于自由端，價(jià)態(tài)未飽和，稱(chēng)為活性氧，將與金屬離子(如Mg2+，Al3+，F(xiàn)e2+，F(xiàn)e3+，Mn3+，Li+，Na+，K+等)結(jié)合而形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。

粘土加水高嶺土的化學(xué)成分中含有大量的AL2O3、SiO2和少量的Fe2O3、TiO2以及微量的K2O、Na2O、CaO和MgO等。質(zhì)純的高嶺土具有白度高、質(zhì)軟、易分散懸浮于水中、良好的可塑性和高的粘結(jié)性、優(yōu)良的電絕緣性能；具有良好的抗酸溶性、很低的陽(yáng)離子交換量、較好的耐火性等理化性質(zhì)。因此高嶺土已成為造紙、陶瓷、橡膠、化工、涂料、醫(yī)藥和國(guó)防等幾十個(gè)行業(yè)所必需的礦物原料。2：1型層狀的硅酸鹽礦物的晶體結(jié)構(gòu)是由兩層硅氧四面體之間夾著一層鋁（鎂）氧（羥基）八面體構(gòu)成的晶層，晶層之間存在范德華力，晶層內(nèi)的四面體和八面體可以有廣泛的類(lèi)質(zhì)同象替代，如四面體中Si4+被Al3+,Ti4+,P5+替代，八面體中Al3+被Mg2+,Fe2+,Fe3+,Ni2+,Zn2+,Mn2+替代，從而使晶層帶負(fù)電荷。水合陽(yáng)離子（Na+,K+,Ca2+,Mg2+）可占據(jù)層間域以電荷平衡。各種有機(jī)陽(yáng)離子（如烷基陽(yáng)離子）可以通過(guò)離子交換反應(yīng)來(lái)置換粘土礦物層間原有的水合陽(yáng)離子，從而使通常親水的粘土礦物表面疏水化，降低了表面能．改善了礦物與聚合物間相容性。補(bǔ)充資料：二八面體型：在層狀硅酸鹽礦物中，若有三分之二的八面體空隙被陽(yáng)離子所填充以平衡正負(fù)電荷稱(chēng)為二八面體型結(jié)構(gòu)，這種粘土礦物稱(chēng)為二八面體.三八面體型：在層狀硅酸鹽礦物中，中間離于屬二價(jià)時(shí)（如鎂），全部的八面體空隙必須被陽(yáng)離子所填滿(mǎn)以平衡電荷，這種結(jié)構(gòu)稱(chēng)為三八面體型結(jié)構(gòu)。這種粘土礦物稱(chēng)為三八面體。蒙脫土（Montmorillonite)是膨潤(rùn)土的有效成份，其理論結(jié)構(gòu)式為（1/2Ca,Na)x(Al2-xMgx)(Si4O10)(OH)4nH2O，屬2：l型層