典型离子晶体结构ppt课件.ppt

•3. 3. 氧化镁（氧化镁（MgOMgO）与氯化钠（）与氯化钠（NaClNaCl）具有相同结构具有相同结构 求求(1) MgO(1) MgO的晶格常数；的晶格常数；(2) MgO(2) MgO的密度？的密度？ （（MgMg的原子量的原子量2424，，O O的原子量的原子量1616） •解：氧化镁是一个离子化合物因此，计算时必须使用离子半径而不能使用原子半径•（1）氧化镁的晶体结构如图所示，由图可知，氧化镁的晶格常数•（2）每一个单位晶胞中含有4个Mg2+及4个O2-，1mol的Mg2+具有24g的质量，1mol的O2-具有16g的质量 一、一、ABAB型化合物结构型化合物结构1 1、、CsClCsCl晶体结构晶体结构 ③③第三规则第三规则 8 8个个[CsCl[CsCl8 8] ]共棱，共面相连，实际共棱，共面相连，实际[CsCl[CsCl8 8] ]共共面相连面相连Cl-Cs+ 2)2)结构特点：结构特点： 可见：可见：CsClCsCl晶体结构是晶体结构是ClCl- -作简单立方堆积，作简单立方堆积，CsCs+ +充填在全部立方体间隙中，充填在全部立方体间隙中，CsClCsCl属立方晶系，属立方晶系，简单立方点阵，晶格常数简单立方点阵，晶格常数a a0 0=0.411nm=0.411nm，两套格，两套格子穿插而成，相差子穿插而成，相差1/21/2单位单位每个晶胞中含有一个每个晶胞中含有一个CsClCsCl分子。

分子 3)3)属于属于CsClCsCl结构结构:CsBr:CsBr，，CsI .CsI .③③第三规则：八面体可共棱，共面连接，实际共棱相连第三规则：八面体可共棱，共面连接，实际共棱相连２、２、NaClNaCl型结构型结构•2) 2) 结构特点：结构特点： ClCl- -作立方密堆，作立方密堆，NaNa+ +占据所有八面体空隙，立方占据所有八面体空隙，立方晶系，面心立方点阵，两套面心立方点阵穿插构晶系，面心立方点阵，两套面心立方点阵穿插构成，每个晶胞含有成，每个晶胞含有4 4个个NaClNaCl分子•3)3) 属于属于NaClNaCl结构结构 二价金属氧化物二价金属氧化物MgOMgO、、CaOCaO、、SrOSrO、、BaOBaO、、CdOCdO、、MnOMnO、、FeOFeO、、CoOCoO、、NiONiO，还有氮化物，碳化物等，氧化物，还有氮化物，碳化物等，氧化物中，中，O O2-2-离子相当离子相当ClCl- -，占据，占据ClCl- -位置3 3、、立方立方ZnSZnS型结构（闪锌矿）型结构（闪锌矿） •1 1）鲍林规则）鲍林规则　　　　　　　　•2 2）结构特点）结构特点 a立方晶系，面心立方点阵，立方晶系，面心立方点阵，a=0.542nma=0.542nm。

aS S2-2-作立方密堆，作立方密堆，ZnZn2+2+占据一半四面体空隙，占据一半四面体空隙，S S2-2-、、ZnZn2+2+均四配位均四配位a每个晶胞内有四个每个晶胞内有四个ZnSZnS分子 •3 3）属于该类型结构物质）属于该类型结构物质 属于立方属于立方ZnSZnS结构的有结构的有SiCSiC，，BeBe、、CdCd的硫化物等的硫化物等  4 4 六方六方ZnSZnS结构（纤锌矿型）结构（纤锌矿型） 六方六方ZnSZnS又叫纤锌矿，属又叫纤锌矿，属六方晶系，每个晶胞中含有六方晶系，每个晶胞中含有四个离子四个离子 结构中结构中S S2-2-做六方最紧密做六方最紧密堆积，堆积，ZnZn2+2+占据四面体空隙的占据四面体空隙的一半常见纤锌矿结构的一半常见纤锌矿结构的BeOBeO、、ZnOZnO、、CdSCdS等晶体　 H:/picAB2型化合物结构型化合物结构  2 2）结构特点）结构特点立方晶系立方晶系, ,面心立方点阵，把面心立方点阵，把CaCa2+2+作立方堆作立方堆积，积，F F- -占据全部四面体空隙，若占据全部四面体空隙，若F F- -作立方堆作立方堆积，积，CaCa2+2+只占据一半的立方体空隙。

只占据一半的立方体空隙从空间格子观点看，一套从空间格子观点看，一套CaCa2+2+面心立方格子面心立方格子与两套与两套F F- -面心立方格子穿插而成面心立方格子穿插而成晶胞内有晶胞内有4 4个个CaFCaF2 2分子 (3 (3）反萤石型结构）反萤石型结构一些碱金属氧化物一些碱金属氧化物LiLi2 2O O、、NaNa2 2O O、、K K2 2O O结构中的正、负离结构中的正、负离子分布刚好与子分布刚好与CaFCaF2 2相反，阳离子占据相反，阳离子占据F F- -位置，位置，O O2-2-占据占据CaCa2+2+位置4)(4)属于属于CaFCaF2 2型结构有型结构有UOUO2 2、、ThOThO2 2等，等，c-ZrOc-ZrO2 2可认为是可认为是扭曲了的扭曲了的CaFCaF2 2型结构5 5）萤石用途）萤石用途钢铁工业，每熔炼一吨铁，需萤石钢铁工业，每熔炼一吨铁，需萤石6 6～～9 9公斤，每生产公斤，每生产一吨钢，需萤石一吨钢，需萤石2 2～～9 9公斤公斤, , 萤石的主要作用是与其它萤石的主要作用是与其它的造渣材料，生成低熔点物质，即降低渣的熔点，提的造渣材料，生成低熔点物质，即降低渣的熔点，提高渣的流动性高渣的流动性, ,促进钢渣界面反应，脱促进钢渣界面反应，脱S/P S/P 。

2 2、、金红石（金红石（TiOTiO2 2）型结构）型结构 （（2 2）结构特点：）结构特点：①①四方晶系，简单四方点阵，四方晶系，简单四方点阵，a=b=0.458nma=b=0.458nm，，c=0.295nmc=0.295nm②O②O2-2-近似成六方最紧密堆积，近似成六方最紧密堆积，TiTi4+4+填充半数的八面填充半数的八面体空隙中，从空间格子观点看，则是四套体空隙中，从空间格子观点看，则是四套O O，两套，两套TiTi的四方原始格子互相穿插而成的四方原始格子互相穿插而成③③晶胞内有晶胞内有2 2个分子个分子TiOTiO2 23 3）属于）属于TiOTiO2 2型结构有：型结构有：GeOGeO2 2、、SnOSnO2 2、、PbOPbO2 2、、MnOMnO2 2、、CoOCoO2 2、、MnFMnF2 2、、FeFFeF2 2、、MgFMgF2 2等（（4 4）性质及应用：）性质及应用：TiOTiO2 2具有较大的折射率具有较大的折射率( (n=2.76),n=2.76), 制备高折制备高折射玻璃的原料射玻璃的原料TiOTiO2 2具有较大的介电常数，电容器瓷料具有较大的介电常数，电容器瓷料。

涂料（白色），涂料（白色），它使涂料具有鲜艳的白度、它使涂料具有鲜艳的白度、亮度和遮盖力亮度和遮盖力TiOTiO2 2有三种变体：金红石、锐钛矿和板钛矿有三种变体：金红石、锐钛矿和板钛矿三三、、A A2 2B B3 3型结构型结构1 1、刚玉（、刚玉（α-Alα-Al2 2O O3 3）型结构）型结构• （（2 2）结构特点：）结构特点： n n个个O O2-2-作六方最紧密堆积可形成作六方最紧密堆积可形成n n个八面体个八面体空隙和空隙和2n2n个四面体空隙，故个四面体空隙，故AlAl3+3+只填充了只填充了2/32/3八面体空隙，其余的八面体空隙，其余的1/31/3间隙是空着的，间隙是空着的，要使结构稳定，必须要使结构稳定，必须AlAl3+3+的排列使的排列使AlAl3+3+间距间距最大，因此，每最大，因此，每3 3个相邻的八面体空隙（垂个相邻的八面体空隙（垂直和水平方向）就有一个有规则空着直和水平方向）就有一个有规则空着（（3 3）属于刚玉型结构的物质：）属于刚玉型结构的物质：CrCr2 2O O3 3、、FeFe2 2O O3 3、、V V2 20 03 3等。

等 （（4 4）性质及应用：）性质及应用：α-Alα-Al2 2O O3 3刚玉，熔点高刚玉，熔点高2050℃2050℃，硬度大，莫氏，硬度大，莫氏9 9级，静电键强度级，静电键强度1/21/2，较大，晶格能大，是高温耐火材料和高温，较大，晶格能大，是高温耐火材料和高温无线电陶瓷中主要矿相无线电陶瓷中主要矿相 α-Al α-Al2 2O O3 3白宝石，掺铬红宝石，掺钛为蓝宝石白宝石，掺铬红宝石，掺钛为蓝宝石  四、四、ABOABO3 3型结构型结构 通式中通式中A A、、B B代表正离子，一般代表正离子，一般A A代表代表二价金属正离子，如二价金属正离子，如CaCa2+2+、、PbPb2+2+、、BaBa2+2+等，等，B B代表四价正离子如代表四价正离子如C C4+4+、、TiTi4+4+等以钙钛矿（以钙钛矿（CaTiOCaTiO3 3）和方解石）和方解石( (CaCOCaCO3 3) )为为例1 1、、钙钛矿（钙钛矿（CaTiOCaTiO3 3) )型型2+4+2-③③八面体可共棱、共面，实际共顶相连八面体可共棱、共面，实际共顶相连④④对一种以上正离子、电价高，配位数小的正离子的对一种以上正离子、电价高，配位数小的正离子的配位多面体特别倾向于共顶相连，配位多面体特别倾向于共顶相连，[TiO[TiO6 6] ]共顶相连。

共顶相连⑤⑤在同一晶体中，同种正离子与同种负离子的结合方在同一晶体中，同种正离子与同种负离子的结合方式应最大限度地趋于一致式应最大限度地趋于一致CaCa2+2+的配位数的配位数1212，，[CaO[CaO1212] ]十四面体一种形状，十四面体一种形状，TiTi4+4+的配位数的配位数6 6，，[TiO[TiO6 6] ]八面体一八面体一种形状，总数量较少种形状，总数量较少 2）结构特点）结构特点①①O2-和半径较大的正离子和半径较大的正离子Ca2+一起按立方最紧密堆一起按立方最紧密堆积排列；积排列；②②较小的正离子较小的正离子Ti4+在在O2-的八面体中心；的八面体中心；③③Ca2+在八个八面体的空隙中；在八个八面体的空隙中；④④[TiO6]八面体群互相以顶角相连形成三维空间结八面体群互相以顶角相连形成三维空间结构构3）属于钙钛矿结构：）属于钙钛矿结构：BaTiO3、、SrTiO3、、PbTiO3、、PbZrO3、、SrZrO3等  4) 4)性质与应用性质与应用•褐至灰黑色；金刚光泽，解理不完全；参褐至灰黑色；金刚光泽，解理不完全；参差状断口；硬度差状断口；硬度5.55.5～～6 6。

•许多超导体及铁电体具有钙钛矿型结构，许多超导体及铁电体具有钙钛矿型结构，而超导体、铁电体在工业上特别是信息功而超导体、铁电体在工业上特别是信息功能材料领域内有广泛的应用能材料领域内有广泛的应用 2、方解石（CaCO3）型 Ca Ca2+2+配位数为配位数为6 6，若结构中全部，若结构中全部CaCa2+2+被被MgMg2+2+取代，则成为菱镁矿取代，则成为菱镁矿（（MgCOMgCO3 3）结构，若一半被）结构，若一半被MgMg2+2+取代，则成为白云石取代，则成为白云石[Ca Mg[Ca Mg（（COCO3 3））2 2] ]结构，菱镁矿，白云石是碱性耐火材料的重要原料结构，菱镁矿，白云石是碱性耐火材料的重要原料 五、五、尖晶石型（尖晶石型（ABAB2 2O O4 4）结）结构构 一般一般A A是二价金属离子是二价金属离子MgMg2+2+、、MnMn2+2+、、FeFe2+2+、、CoCo2+2+、、NiNi2+2+、、ZnZn2+2+、、CdCd2+2+等，等，B B是三价金属离子是三价金属离子AlAl3+3+、、CrCr3+3+、、FeFe3+3+、、CoCo3+3+等。

正离子等正离子A A、、B B总电价为总电价为8 8，，氧离子作立方密堆，氧离子作立方密堆，A A、、B B则充填在氧离子间则充填在氧离子间隙中 •（（c c）八面体间可共棱、共面，实际每二个）八面体间可共棱、共面，实际每二个[AlO[AlO6 6] ]八面体间共棱相连，四面体间不共顶八面体间共棱相连，四面体间不共顶•（（d d）低配位数的）低配位数的[MgO[MgO4 4] ]之间排斥力较大，之间排斥力较大，尽可能互不结合，而高配位的尽可能互不结合，而高配位的[AlO[AlO6 6] ]可以互可以互相连接•（（e e））Mg-OMg-O总是形成总是形成[MgO[MgO4 4] ]四面体，四面体，Al-OAl-O总总是形成是形成[AlO[AlO6 6] ]八面体2+3+2- （（ 2）结构特点）结构特点 尖晶石的晶胞是由尖晶石的晶胞是由8个亚晶胞拼合而成，分两种情况，个亚晶胞拼合而成，分两种情况，A块，块，B块2+3+2-A块离子排列情况：块离子排列情况：4个个O2-位于顶角和面心处，即位于顶角和面心处，即O2-作面心立方堆积，作面心立方堆积，3/2个个Al3+位于位于6条边中条边中心，即处于心，即处于O2-堆积体的八面体空隙中，堆积体的八面体空隙中，2个个Mg2+在一条对角线方向，与三在一条对角线方向，与三个面心处和一个顶角的个面心处和一个顶角的O2-相连，即处于相连，即处于O2-堆积体的四面体空隙中。

堆积体的四面体空隙中B块离子堆积情况：•4个O2-位于面心和顶角处，5/2个Al3+位于体心和六条边中心，在O2-八面体空隙中，B块中没有Mg2+2+3+2-在一个尖晶石晶胞中，共有在一个尖晶石晶胞中，共有3232个个O O2-2-，，1616个个AlAl3+3+，，8 8个个MgMg2+2+，含有，含有8 8个分子个分子MAMA　　在一个尖晶石晶胞中，共有在一个尖晶石晶胞中，共有3232个个O O2-2-，，1616个个AlAl3+3+，，8 8个个MgMg2+2+，含有，含有8 8个分子个分子MAMA 如果如果1616个个AlAl3+3+中有中有8 8个个AlAl3+3+占据占据8 8个四面体空隙，另个四面体空隙，另8 8个个AlAl3+3+与与8 8个个MgMg2+2+占据占据1616个八面体空隙，形成的结构称反尖个八面体空隙，形成的结构称反尖晶石结构，通式晶石结构，通式B(AB)OB(AB)O4 4　如：镁铁尖晶石　如：镁铁尖晶石 FeFe3+3+(Mg(Mg2+2+FeFe3+3+)O)O4 4—MgOMgO·FeFe2 2O O3 3　磁铁矿　磁铁矿 FeFe3+3+( Fe( Fe2+2+FeFe3+3+)O)O4 4—FeO FeFeO Fe2 2O O3 3•（（3 3）尖晶石特点：）尖晶石特点：　　A Al-Ol-O、、Mg-OMg-O均形成较强离子键，结构牢固，硬度大均形成较强离子键，结构牢固，硬度大（（8 8），熔点高（），熔点高（2135℃2135℃），化学性质稳定，无解理，），化学性质稳定，无解理，是重要的耐火材料。

是重要的耐火材料•分析方法：分析方法：（１）鲍林规则分析，解决多面体形状，几个多（１）鲍林规则分析，解决多面体形状，几个多面体共几个顶相连，面体共几个顶相连，（２）结构特点：晶系，点阵类型，空间（２）结构特点：晶系，点阵类型，空间群，晶胞，离子排布，密排间隙，格子群，晶胞，离子排布，密排间隙，格子穿插，晶胞分子数等，穿插，晶胞分子数等，（３）属于该结构类型的物质，（３）属于该结构类型的物质，（４）性质、应用（４）性质、应用第三节第三节 硅酸盐晶体结构硅酸盐晶体结构 铝：铝：7.45wt%7.45wt% 硅：硅：26.0wt%26.0wt% 氧：氧：49.13wt%49.13wt% 地壳中的主要矿物为硅酸盐和铝硅酸盐地壳中的主要矿物为硅酸盐和铝硅酸盐 基本结构单元的构造基本结构单元的构造 基本结构单基本结构单元元 间的连接间的连接 结构和性质上特征等结构和性质上特征等 一一、、硅酸盐晶体结构的一般特点和分类硅酸盐晶体结构的一般特点和分类　　1、硅酸盐晶体结构基本特点、硅酸盐晶体结构基本特点•1））Si-O→[SiO4]四面体，是硅酸盐结构基四面体，是硅酸盐结构基本单元，起骨干作用。

本单元，起骨干作用 •2）一个氧离子最多只能被）一个氧离子最多只能被2个个[SiO4]四面体四面体所共有•3 3））SiSi4+4+间不存在直接的键，通过间不存在直接的键，通过O O2-2-联接 •4 4））[SiO[SiO4 4] ]四面体可弧立存在，或两个四面体可弧立存在，或两个[SiO[SiO4 4] ]四面体间共顶相连不能共棱，共面相连四面体间共顶相连不能共棱，共面相连•5 5））Si-O-SiSi-O-Si的结合键不形成一直线，而是折的结合键不形成一直线，而是折线，键角接近线，键角接近 2、 硅酸盐晶体结构分类桥氧：连接2个Si4+的氧，Si-O-Si非桥氧：连接一个Si4+的氧，Si-O-R按[SiO4]四面体排列方式分类：•①岛状硅酸盐 [SiO4]四面体弧立存在，无桥氧，Si:O=1:4•②组群状硅酸盐•双四面体 一个桥氧 Si:O=2:7•三节环 三个桥氧•四节环 四个桥氧 Si:O=1:3•六节环 六个桥氧RR双四面体双四面体三节环和六节环三节环和六节环③③链状硅酸盐链状硅酸盐•单链单链：：[SiO4]在一维方向通过桥在一维方向通过桥氧相连，氧相连，Si:O=1:3•双链双链：两个：两个[SiO4]单链在一维方单链在一维方向通过桥氧相连向通过桥氧相连4:11④④层状硅酸盐层状硅酸盐•[SiO4]在二维方向通过在二维方向通过桥氧相连，桥氧相连，Si:O=4:10⑤⑤架状硅酸盐架状硅酸盐•[SiO4]在三维方向通过在三维方向通过桥氧相连，桥氧相连，Si:O=1:2层状架状3、、硅酸盐表示法硅酸盐表示法•1）化学组成表示法）化学组成表示法 即把构成硅酸盐晶体的所有氧化物按一定的比例即把构成硅酸盐晶体的所有氧化物按一定的比例和顺序全部写下来，先是一价的碱金属氧化物，和顺序全部写下来，先是一价的碱金属氧化物，其次是其次是2价、价、3价的金属氧化物，然后是价的金属氧化物，然后是SiO2，最，最后是后是H2O。

如高岭石：如高岭石：Al2O3·2SiO2·2H2O 绿柱石：绿柱石：3BeO·Al2O3·6SiO2 这种写法特点：能反映出组成化学成分克分子比，这种写法特点：能反映出组成化学成分克分子比，但不能反映结构特点但不能反映结构特点•2 2）结构表示法）结构表示法 按电价高低写出各金属元素，再写按电价高低写出各金属元素，再写Si-OSi-O结合情结合情况，最后写羟基况，最后写羟基 如高岭土，如高岭土，AlAl2 2[Si[Si2 2O O5 5](OH)](OH)4 4 绿柱石绿柱石BeBe3 3AlAl2 2[Si[Si6 6O O1818] ] 透闪石：透闪石： 2CaO2CaO·5MgO5MgO·8SiO8SiO2 2·H H2 2O O Ca Ca2 2MgMg5 5[Si[Si8 8O O2222](OH)](OH)2 2或或CaCa2 2MgMg5 5[Si[Si4 4O O1111] ]2 2(OH)(OH)2 2双链双链二二、、岛状结构岛状结构 化合物分子式：化合物分子式：2R2R2 2O O·SiOSiO2 2→R→R4 4[SiO[SiO4 4] ] 2RO2RO·SiOSiO2 2→R→R2 2[SiO[SiO4 4] ]RORO2 2·SiOSiO2 2→R[SiO→R[SiO4 4] ]镁橄榄石（镁橄榄石（M2S)结构结构•3 3）四面体不相连，八面体共棱相连。

四面体不相连，八面体共棱相连•4 4））Si-OSi-O形成形成[SiO[SiO4 4] ]四面体，弧立存在，四面体，弧立存在，由由[MgO[MgO6 6] ]连接起来连接起来•5 5））Si-O→[SiOSi-O→[SiO4 4] ]，，Mg-O→[MgOMg-O→[MgO6 6] ]（（2) 2) 结构特点结构特点 R1）各[SiO4]4- 是单独存在的，其顶角相互地朝上朝下R２）各[SiO4]4-四面体只通过O-Mg-O键连接一起(4)属于该类型结构有：属于该类型结构有： Zr[SiO4]、、(Mg、、Fe)2 [SiO4]或或(Ca、、Mg) 2[SiO4]橄榄石，橄榄石，三石（硅线石，红柱石，兰晶石），水泥熟料中三石（硅线石，红柱石，兰晶石），水泥熟料中γ-C2S（（γ-Ca2 [SiO4]）n（５）结构与性质的关系：由于（５）结构与性质的关系：由于Mg-O键和键和Si-O键都比较键都比较强，所以镁橄榄石表现出较高的硬度，熔点达到强，所以镁橄榄石表现出较高的硬度，熔点达到1890℃，，是镁质耐火材料的主要矿物，同时，由于各个方向上键力是镁质耐火材料的主要矿物，同时，由于各个方向上键力分布比较均匀，所以橄榄石结构没有明显的解理，破碎后分布比较均匀，所以橄榄石结构没有明显的解理，破碎后呈现粒状。

呈现粒状三、三、 组群状硅酸盐结构组群状硅酸盐结构 组群状结构：组群状结构：由由[SiO[SiO4 4] ]4-4- 通过共用氧（桥氧）相连生成的２通过共用氧（桥氧）相连生成的２个，３个，４个或６个硅氧组群个，３个，４个或６个硅氧组群绿柱石3BeO·Al2O3·6SiO2 结构特点：六个结构特点：六个[SiO[SiO4 4] ]四面体四面体组成一个六节环，沿着组成一个六节环，沿着C C轴平行轴平行排列，粗线组成的六节环是上排列，粗线组成的六节环是上面一层，细线组成的六节环是面一层，细线组成的六节环是下面一层，上、下层投影不重下面一层，上、下层投影不重叠，相差叠，相差 ，环与环之间不直，环与环之间不直接相连，通过接相连，通过AlAl3+3+和和BeBe2+2+联系起联系起来，来，Be-O→[BeOBe-O→[BeO4 4] ]四面体，四面体，Al-Al-O→[AlOO→[AlO6 6] ]八面体，八面体，[BeO[BeO4 4] ]与与[AlO[AlO6 6] ]共棱相连共棱相连 •结构与性质的关系：结构与性质的关系：绿柱石结构的六节环内没绿柱石结构的六节环内没有其它离子存在，使晶体结构中存在大的环形有其它离子存在，使晶体结构中存在大的环形空腔，当有电价低、半径小的离子（如空腔，当有电价低、半径小的离子（如NaNa+ +））存在时，在直流电场中，晶体会表现出显著的存在时，在直流电场中，晶体会表现出显著的离子电导，在交流电场中会有较大的介电损耗，离子电导，在交流电场中会有较大的介电损耗，当晶体受热时，质点热振动的振幅增大，大的当晶体受热时，质点热振动的振幅增大，大的空腔使晶体不会有明显的膨胀，因而表现出较空腔使晶体不会有明显的膨胀，因而表现出较小的热膨胀系数。

小的热膨胀系数 层状结构基本特点：层状结构基本特点：•（（1）由）由[SiO4]彼此通过三个公共氧连接成位于一个平面彼此通过三个公共氧连接成位于一个平面上的六节环向二维空间延伸构成硅氧层上的六节环向二维空间延伸构成硅氧层•（（2）在六节环的硅氧层中可取出一个矩形单位，）在六节环的硅氧层中可取出一个矩形单位，a=0.52nm，，b=0.90nm，结构单元，结构单元[Si4O10]4-，整个，整个[SiO4]层化学式表示为层化学式表示为[Si4O10]n4n-五五 层状结构层状结构 （（3）对每一个）对每一个[SiO4]，其中三个氧又与另外，其中三个氧又与另外Si4+相连，只有一个活性氧，这个活性氧因价态未相连，只有一个活性氧，这个活性氧因价态未饱和，不稳定，所以它可以同其它阳离子相连饱和，不稳定，所以它可以同其它阳离子相连接，如接，如Al3+、、Mg2+、、Ca2+、、Fe2+、、Li+、、Na+、、K+等 （（4）层内键力）层内键力》》层间键力，易沿层间解理层间键力，易沿层间解理5）硅氧层可以分两类：）硅氧层可以分两类：–所有的活性氧都指向同一个方向所有的活性氧都指向同一个方向。

–活性氧更迭地指向上和指向下方向活性氧更迭地指向上和指向下方向（（6 6）层状结构）层状结构•双层结构（单网层结构）：一个八面体层双层结构（单网层结构）：一个八面体层+ +四四面体层结构，如：高岭石面体层结构，如：高岭石•三层结构（复网层结构）：一个八面体层三层结构（复网层结构）：一个八面体层+ +二二个四面体层结构，如：滑石个四面体层结构，如：滑石 1、高岭石（属于单网层结构）、高岭石（属于单网层结构） 1) 结构组成：结构组成：一层硅氧四面体层与一层一层硅氧四面体层与一层[Al（（OH））6]八面体层组成，两八面体层组成，两层结合时，层结合时，[SiO4]层中活性氧进入层中活性氧进入[Al（（OH））6]中，取代中，取代1/3（（OH-）形成）形成[AlO2（（OH））4]八面体八面体→高岭石结构高岭石结构高岭石晶体结构高岭石晶体结构（（a）在（）在（001）面投影）面投影;，（，（b）（）（010）面投影，（）面投影，（100）面投影图）面投影图 高岭石结构投影图高岭石结构投影图 结构特点：a)单网层、一层[SiO4]与一层 [AlO2(OH)4]相连b)二八面体，三价Al3+填充八面体 空隙，只填充2/3个。

c)单网层的一侧为OH-，另一侧为O2-，层与层间主要为氢键结合d)从（001）面投影图可见，[SiO4] 四面体组成的六节环与[AlO2（OH）4]组成的六节环的位置是错开的，降低了晶体结构的对称 （2）在自然界中常见的高岭石类矿物是高岭石、地开石、珍珠陶土（（2 2）叶蛇纹石　又称岫玉，）叶蛇纹石　又称岫玉，形成于镁质碳酸岩的变质大形成于镁质碳酸岩的变质大理石中，全国最大的蛇纹石理石中，全国最大的蛇纹石玉矿在玉矿在辽宁省岫岩县哈达碑辽宁省岫岩县哈达碑镇瓦沟镇瓦沟，岫岩玉以绿色为主，，岫岩玉以绿色为主，还有红、黄、白、青、蓝、还有红、黄、白、青、蓝、紫色和墨绿、淡黄、乳白色紫色和墨绿、淡黄、乳白色可谓七彩斑斓，五光十色可谓七彩斑斓，五光十色硬度一般介于硬度一般介于3.53.5至至5 5之间 •化学式化学式 3MgO3MgO·2SiO2SiO2 2·2H2H2 2O O，，结构式结构式MgMg6 6[Si[Si4 4O O1010] ]（（OHOH））8 8•结构组成：相当于在结构组成：相当于在高岭石结构中，用高岭石结构中，用MgMg2+2+取代取代AlAl3+3+，为保持电价，为保持电价平衡，需用平衡，需用3 3个个MgMg2+2+取取代代2 2个个AlAl3+3+ 4、叶腊石类、叶腊石类 (属三层结构属三层结构) 主要有叶腊石、蒙脱石、主要有叶腊石、蒙脱石、滑石。

滑石 叶腊石叶腊石 构成：将高岭石的双层结构成：将高岭石的双层结构再加上一层构再加上一层[SiO4]四面四面体层 成分：成分：Al2O3·4SiO2·H2O Al2[Si4O10]（（OH））2与高岭石的最大区别：与高岭石的最大区别：①①由二层结构由二层结构→三层结构三层结构②②Al3+八面体由原来八面体由原来AlO2(OH)4)→AlO4(OH)2)，结构水降低结构水降低③③复网层间为范氏力结合，原来结构一端为复网层间为范氏力结合，原来结构一端为O2-，一端为，一端为OH-，，变成现在两端均为变成现在两端均为O2-④④C轴比高岭石大的多，叶腊石是生产半硅质耐火材料原料轴比高岭石大的多，叶腊石是生产半硅质耐火材料原料结构相当于叶腊石结构相当于叶腊石+层间水3)3)滑石滑石化学式：化学式：3MgO3MgO·4SiO4SiO2 2·H H2 2O MgO Mg3 3[Si[Si4 4O O1010](OH)](OH)2 2构成：把叶腊石结构中构成：把叶腊石结构中AlAl3+3+用用MgMg2+2+取代，为保持电中性，取代，为保持电中性，3 3个个MgMg2+2+取代取代2 2个个AlAl3+3+ 5、云母类构成：可由叶腊石演化而来，即把叶腊石[SiO4]层中每4个Si4+用Al3+取代一个，同时引进一个K+（电价平衡）。

K+半径较大，留在复网层中，即成白云母结构化学式：K2O·3 Al2O3·6SiO2·2H2OKAl2[Al Si3O10](OH)2 •阳离子发生取代可生成一系列云母，如：阳离子发生取代可生成一系列云母，如：AlAl3+3+被被MgMg2+2+取取代，生成金云母，较多代，生成金云母，较多MgMg2+2+被被FeFe2+2+取代则生成黑云母等取代则生成黑云母等金云母加层水即为蛭石金云母加层水即为蛭石•云母可作为新型电绝缘材料和微晶玻璃材料，近代科云母可作为新型电绝缘材料和微晶玻璃材料，近代科学中，云母陶瓷：抗腐蚀、热冲击、机械强度高、介学中，云母陶瓷：抗腐蚀、热冲击、机械强度高、介电性好云母微晶玻璃：高强、热冲击、切割、用于电性好云母微晶玻璃：高强、热冲击、切割、用于国防 六 架状硅酸盐ڻ最大特点：每个[SiO4]中的O2-均为桥氧，无活性氧，电价平衡，实际上是氧化物SiO2ڻ以SiO2为例讨论，SiO2分为三类晶型（石英、鳞石英、方石英）七种变体•已知已知γγCs+Cs+ = 0.169 nm = 0.169 nm，，γγCl-Cl- = 0.181 nm = 0.181 nm。

•1 1、试用鲍林规则分析、试用鲍林规则分析CsClCsCl的晶体结构；的晶体结构；•2 2、计算晶胞中离子堆积系数、计算晶胞中离子堆积系数( (即致密度即致密度) )。