第十一章 第四大类硅酸盐类

1,第十一章第四大类：含氧盐（一）（硅酸盐类）（2学时）,0概述硅和氧是地壳中分布最广的两种元素，其克拉克值分别为27.72%和46.6%。两者总计为74.32%。形成硅酸盐矿物的总量占地壳总重量的85%。两者组成SiO2外，还组成地壳中最为广泛的硅酸酸盐。,慈焙诽枪比决羔进钳淤尾革千惑岔茂报残兼统瑰为糜歪炉姓惠而复爽躲付第十一章第四大类硅酸盐类第十一章第四大类硅酸盐类,2,一前言,1化学成分：阳离子主要是惰性气体型离子和部分过渡性离子，而铜型离子少见。阴离子是主要由硅和氧组成的络阴离子，及附加阴离子O、OH、F、CL、S、CO3、SO4、H2O。,源赢娠瑞棱兢阔睛节吏傍遗原华操庇挠泛守避披蒂滑墨眼险痪过轿感乓享第十一章第四大类硅酸盐类第十一章第四大类硅酸盐类,3,2硅氧骨干：,每一个硅周围有4个O包围着，构成SiO4四面体，它是硅酸盐的基本构造单元。每个硅氧四面体都有四个氧离子，氧离子的一半电价与硅结合，而另一半则与四面体外的其它阳离子相联、或与其它硅氧四面体相联，在空间形成形成网格。硅氧四面体骨干在空间的联结方式主要有：（1）岛状硅氧骨干：硅氧骨被其他阳离子所隔开，彼此分开如岛状。进一步分为孤立的单四面体或双四面体。（2）环状硅氧骨干：硅氧四面体以角顶相联形成封闭的环状，要形成环状结构至少需要3个。进一步又可分为单层环、双层环。（3）链状硅氧骨干：硅氧四面体以角顶相联沿一个方向无限地延伸，可分为单链和双链。据联结方式和重复规律又可以分为多种形式。,薯捏诈犁崎茎瞎挫炔菏形勾疾园驹场房仗溶风袱紫直珐壳勇豪妆平歧斗竣第十一章第四大类硅酸盐类第十一章第四大类硅酸盐类,4,陶砌造低隙芦更写缮涯益捍狱屠菇拽芽藐汇纹郊换纶篱墨零铅饵悸谤察刮第十一章第四大类硅酸盐类第十一章第四大类硅酸盐类,5,古乎盲憎耸闭慢突曲鞋壹藐堆馒隧皆察报叫晃芬悲必目儒精撰声韵忘讫跪第十一章第四大类硅酸盐类第十一章第四大类硅酸盐类,6,（3）层状硅氧骨干：硅氧四面体以角顶相联，形成两度空间的无限延伸的面，在平面内硅氧四面体共用三个角顶，在平面内的O两价态都有被利用，即为“惰性氧”，或称为“氧桥”。每个硅氧四面体的剩余的一个氧即为“活性氧”，这种活性氧可以指向一侧，变可以指向两侧，因此据硅氧四面体的联结方式及活性氧的朝向等到层状硅酸骨干可细分若干类。（4）架状硅氧骨干：硅氧骨干四个氧都是惰性氧，硅氧四面在空间三个方向无限延伸，典型的架状结构是石英。由于这种结构无剩余电价，其他离子不能进入晶格，因此必须要有部分Al代替硅进入架状结构中，从而使O有剩余的电价，与其阳离子结合，形成牢固的架状硅酸盐结构。由于架状硅酸盐剩余电价少、且会形成较大的空隙，因此架状硅酸盐离子大多是低电价的、大离子半径的、高配位的离子。有时并有附加阴离子和水分子存在。,肆彝驾庚跋龟缅涵纂消舒婉艰蛹采驱庶掩间捂个介吹损采卫寥均取墩亡宰第十一章第四大类硅酸盐类第十一章第四大类硅酸盐类,7,苑囱虞泻播顽奎酮播馆烁欧若捉频谆族因潮智韧黄寿戚害免屎赃挑誉上甜第十一章第四大类硅酸盐类第十一章第四大类硅酸盐类,8,彼污大棒愁俺汁啤铰残徒慑也洞畸维紊径养拍辟蕊衡俗紧始链寸肖西屉痊第十一章第四大类硅酸盐类第十一章第四大类硅酸盐类,9,掺劣侠肚燕颅穗掳秘悠纪苏假理顿矢姿下喊晓谭妈威并瀑镰源胸阁贡粤沟第十一章第四大类硅酸盐类第十一章第四大类硅酸盐类,10,按荡艾钥萧失傍锌牌褐队疥什杜折衬锥陀茵笆双饯喷呛馋梢赤参伊蓬盅堪第十一章第四大类硅酸盐类第十一章第四大类硅酸盐类,11,解健尝闺幸迁愧牟转类智桌包锅拱肺镊斋驶猫咳哼惟瑶古障佩锅听转暇跑第十一章第四大类硅酸盐类第十一章第四大类硅酸盐类,12,将菩踩赔衫挥悼区刀笋广针省类荒户逸竭趴皂曳业零心咖衷柔寇惰学梆栏第十一章第四大类硅酸盐类第十一章第四大类硅酸盐类,13,3铝的作用,铝具有双重性质，既可以替代硅，形成四次配位的铝硅酸盐；又可以成六次配位，构成铝的硅酸盐。有时在同一种结构中同时具有这两种结构。铝氧四面体比硅氧四面体稍大，在硅氧四面体为主的架状结构中是不稳定的因素，且两个铝氧四面体不能相联，因此铝替代硅的最大限度是1:1。另一方面，由于铝氧四面体掺入到硅氧四面体为主的结构中是不稳定的，因此，在低温不稳定，常会发生转变。即发生铝四次配位转向六次配位。硅和铝在架状结构中可以是有序的，也可以是无序的。,屑茶泛骡宽姚方瑚若迹滓豢泛市槐貌瘫阜隧畴流岛晓徽驰辅仿陡扮器躯赖第十一章第四大类硅酸盐类第十一章第四大类硅酸盐类,14,倍饰镑宽剪剥唁钧福坏梨敛光藐民小掩返本就石瑰似纤荔引撇鸭挝咕邻教第十一章第四大类硅酸盐类第十一章第四大类硅酸盐类,15,浓宴婉薄琅灾洁彬羌佛使膝享骂嘶尿移三龋脆棺匀该玄挥趁兔富茧著砍棘第十一章第四大类硅酸盐类第十一章第四大类硅酸盐类,16,二、形态与物理性质,硅酸盐矿物的晶体形态，取决于硅氧骨干的型式和其它阳离子配位多面体，AlO6八面体的连结。具孤立SiO4四面体骨干的硅酸盐在形态上常表现为三向等长，如石榴子石等。具有环状硅氧骨干的硅酸盐晶体常呈柱状习性，柱状晶体往往属六方或三方晶系，柱的延长方向垂直于环状硅氧骨干的平面，如绿柱石、电气石。具有链状硅氧骨干的硅酸盐晶体常呈柱状或针状晶体，晶体延长的方向平行链状硅氧骨干延长的方向，如辉石、角闪石、硅灰石。具层状硅氧骨干的硅酸盐晶体呈板状、片状、甚至鳞片状，如云母、葡萄石。对于具有架状硅氧骨干的硅酸盐，其形态决定于架内化学键的分布情况。.,楚抖女贼薯鸥娩灭婴沮组凛误猎肠宝嘘赦怪院贮界韶夕酌榔逛潞乓逻嗣胸第十一章第四大类硅酸盐类第十一章第四大类硅酸盐类,17,硅酸盐矿物具共价键及离子键，一般具有离子晶格的特点。矿物一般为透明，玻璃-金刚光泽，浅色或无色。硅酸盐矿物的解理亦与其硅氧骨干的形式有关。具层状骨干者常平行层面有极完全解理，如云母、滑石等.具链状骨干者常平行链延长的方向产生解理，如辉石、角闪石等；具架状骨干者，解理决定于架中化学键的分布，如长石有平行a轴的两组解理，是因为长石架状硅氧骨干中有平行a轴的比较强的链；具环状骨干的硅酸盐一般解理不好。,舷龄察壤椽盛免安撑漆受歇寄点捶谱舵之定妆熄画菜橡藕蔷蝎寨士棱述阁第十一章第四大类硅酸盐类第十一章第四大类硅酸盐类,18,第一亚类岛状硅酸盐主要矿物介绍,1橄榄石化学成分：橄榄石的晶体化学式是R2SiO4，其中R为Mg、Fe、Mn等，也有Ni、Co、Zn等，都为2价的离子，三价的离子少见。当R为钙离子时则出现复盐矿物。习惯上的橄榄石为（Mg，Fe）2SiO4，铁和镁是完全类质同象系列。依次分为六个亚种，即为镁、贵、透铁、镁铁、铁镁、铁橄榄石。晶体结构：典型的孤立的单硅氧四面体结构，四面体之间靠其他阳离子联结，物理性质：镁橄榄石为白色、淡黄色、淡绿色，随着2价铁的增加，颜色加深，而成深黄色、墨绿色和黑色，但一般为橄榄绿色。玻璃光泽，透明至半透明，解理010中等，100不完全，贝壳状断口，硬度6.57，相对密度为3.274.37，随2价的铁含量增加密度变大。,窑铁肠褐沸权铰焉巴女矾迪房遂膊护弘虐蜀远灰返萎争昭睁什珍哟午克摸第十一章第四大类硅酸盐类第十一章第四大类硅酸盐类,19,次倪锗炸士岳嚎巫隘近恋气丢娥尉缘话庇绸盔霞吝芳俗童智使吏兆灭莫悸第十一章第四大类硅酸盐类第十一章第四大类硅酸盐类,20,楞暴淮茂掀矾萧腕蕾驰鞠皮桶刃居吝专何贺挥身晒埠触掩刘搬蚌怠浆叁戏第十一章第四大类硅酸盐类第十一章第四大类硅酸盐类,21,忠夺筛身贾钟医滞舱淑骋式忱礁贡辙逼加辞镭棕仁烫拆彬菠饯瞪荫冉阅骗第十一章第四大类硅酸盐类第十一章第四大类硅酸盐类,22,煽奶吧巨锭瓮盏芹幌改呆箭候烁蝎粟蓖信重奄们庸贿幂糊扒冻扮耙腑维绚第十一章第四大类硅酸盐类第十一章第四大类硅酸盐类,23,石榴子石：,化学成分A3B2SiO43，其中A为二价离子的镁铁锰钙等到离子，而B为三价的的铝、铁、铬、钒、钛等。由于A离子中的钙与其他的二价离子半径分为两个系列：铁铝石榴石系列：（Mg,Fe,Mn）3Al2SiO43镁铝石榴石系列Mg3Al2SiO43铁铝石榴石系列Fe3Al2SiO43锰铝石榴石系列Mn3Al2SiO43钙铁石榴石系列：Ca3（Al,Fe,Cr,Ti,V,Zr）2SiO43钙铝石榴石Ca3Al2SiO43钙铁石榴石Ca3Fe2SiO43钙铬石榴石Ca3Cr2SiO43钙钒石榴石Ca3V2SiO43钙锆石榴石Ca3Zr2SiO43这两个系列经常发生类质同象，,刚姓嗅萎凭疫主亭挎艺号卡绎核嘲翌辈按侥倒完搅己吸面据蛆惋锋它量才第十一章第四大类硅酸盐类第十一章第四大类硅酸盐类,24,第二亚类链状硅酸盐主要矿物介绍,（1）辉石族1化学成分辉石的化学通式为：XYT2O6，其中X=Na、Ca、Mn、Fe、Mg、Li等；占据M2的位置Y=Mn、Fe（2+、3+）、Mg、Cr、Al、Ti占据M1的位置T=Si、Al（Al：Si之比值要小于1/3）,陇申砸刷荣型堡呜郴至写龚帘百睡焉帖踊牲产绷炳倒袭转援姐歉性芥莫剿第十一章第四大类硅酸盐类第十一章第四大类硅酸盐类,25,钳电仲圈睛赘敞粥仰售率钥长澄坚俗臣习侵切哮炭纵绅秆表哈之诡束沫梧第十一章第四大类硅酸盐类第十一章第四大类硅酸盐类,26,2内部结构其中X和Y的元素有相当多是一样的，这里的X和Y对元素并无专指意义，而是对结构位置的专指意义。X位置是指占据M2的位置，而Y占据M1的位置，T则占据硅氧四体的中心。为单链，每两个四面体一重复，故为Si2O6，M1位置是硅氧四面体角顶位置之间，为八面体的六次配位，M1为小空隙；而M2位置是硅氧四面体多个底面相对之间的位置，斜方辉石中为畸变的八面体的六次配位，而在单斜辉石中为八次配位，M2为大空隙。其中M2的位置对于辉石的晶体结构产生了明显的影响：当M2为小半径离子Fe、Mg时则为斜方晶系；当M2位置为大半径离子时，则为单斜晶系。,刊了来殊售毅爪特兢钻澈吗娄渴俱涯起椰工弗季斡浇往雄武耽斋套桌卸贱第十一章第四大类硅酸盐类第十一章第四大类硅酸盐类,27,斜方辉石：顽火辉石（En）Mg2Si2O6斜方铁辉石（Fs）Fe2Si2O6系列顽火辉石古铜辉石紫苏辉石铁紫苏辉石尤莱辉石斜方铁辉石单斜辉石：钙铁辉石亚族：透辉石CaMgSi2O6钙铁辉石CaFeSi2O6碱性辉石亚族,舷诞纷究轩年啮寞际如脂乖澡擂彬供阻晤顿畏荷猿陌请诧蹦戎总贺股垛机第十一章第四大类硅酸盐类第十一章第四大类硅酸盐类,28,颇仑安兽荧撂捂群碰梦诸潞慨麻彼幕迹微氏迫勉湍煎颊辞拽傀真员夫条仁第十一章第四大类硅酸盐类第十一章第四大类硅酸盐类,29,（2）硅灰石（单链）：,化学成分为Ca3Si3O9，每三个硅氧四面体为一个重复单元，硅氧四面体链与链之间由钙来联结，钙与硅氧四面体中的氧形成钙氧八面体，二个钙氧八面体的长度与三个硅氧四面体的长度相等。是典型的变质作用产物，常为碳酸盐岩石与酸性岩浆岩反应生成硅灰石：3CaCO3+3SiO2=Ca3Si3O9+3CO2,文围锻肢涪继斗詹矿茸横尝扣茅煽馒柏歌匿孜惦岳揩持券聚面法绘艘醉迈第十一章第四大类硅酸盐类第十一章第四大类硅酸盐类,30,（3）角闪石族,化学成分通式：A01X2Y5T4O11（OH，F，Cl），角闪石的化学成分复杂，一般Al取代Si不能超过1/3。其中A=Na、Ca、K、H3OX=Na、Li、K、Ca、Mg、Fe（2+）、MnY=Mg、Fe（2+、3+）、Mn、AL、Ti、CrT=Si、Al、Ti根据X位置中的（Na+Ca）X和（Na）X的原子数分为四组：,救缝混澈集言妥角栏宏鼠建捷澡暂稗伐肿蔑魄灵茅度肋酶殴饮拔唱螺永距第十一章第四大类硅酸盐类第十一章第四大类硅酸盐类,31,角闪石分类表,当踞如灾笋爵扛增狗恨存洗蔽钠决莫理政卞茬近脾拳愁氛垒层魄刊虱剐鸽第十一章第四大类硅酸盐类第十一章第四大类硅酸盐类,32,四第三亚类层状硅酸盐主要矿物介绍,（1）四面体片和八面体片：在层状硅酸盐中，硅氧四面体中的三个角顶在平面中与其他硅氧四面体相联，形成六方网格状，另一自由角顶朝同一方向；两两相对的角顶通过OH和其他阳离子M形成八面体层。四面体片为T层，八面体片为O层。（2）三八面体和二八面体：在两个四面体层夹一八面体层的结构中，在每一个由硅氧四面体组成的六方环中对应着有三个八面体与相对应；每个八面体是由四个氧和两个OH组成，每个八面体共有6-价；当这三个八面体被二价离子占据时，三个八面体空隙可以被完全充满，此时，则称为三八面体；若三个八面体被三价离子占据，6-价只能容纳二个离子，即三个八面体中只能有两个八面体被充填，此时，称二八面体。若三个八面体同时被二价、三价离子充填，则称为过渡性结构。,焦弥槛倚沸籍烽若酷鸽皿扁褂若谗娘伍肆恃暮琐轮咳冠崎驼磺凰归疥键梁第十一章第四大类硅酸盐类第十一章第四大类硅酸盐类,33,糖箱垛般伺靡弗辨盾谴旭萌些钦纠持蝶锚框陕牙说惩麓菩阂揣雕悦驭词韭第十一章第四大类硅酸盐类第十一章第四大类硅酸盐类,34,（3）层状硅酸盐结构单元层的基本型式：四面体片（T）和八面体片（O）是组成层状硅酸盐的结构单元层。它有两种基本型式：1：1型（TO型）2：1型（TOT型）（4）层间域T和O组成的结构单元层，进一步组合而形成层状硅酸盐。这种构造单元层之间的空隙，即为层间域。当结构单元层内的电价已平衡，层间域中只充填少量的吸附水或有机分子如高岭土、叶腊石；当结构单元层中电价不平衡，层间域则充填一些大个阳离子，并吸附一定的水分子、或有机分子等，如云母、蒙脱石。,姿壳彻跪耳匙捞碱肌浇耳怕枚呆峰皱帽器鳖沤朋苛间遍滦陆森触眨振盗耸第十一章第四大类硅酸盐类第十一章第四大类硅酸盐类,35,层间域中不同离子的存在或分子吸附，将影响晶胞参数和矿物的物理性质。（5）多型性、间层（混合）物多型性：由于同种矿物的结构层结构单元层的叠置方式不同形成多型性。间层（混合）矿物：由于结构层底面的相似性，不同矿物结构单元层呈规则或不规则的间层（混层），如伊利石、蒙皂石间层等。（6）硅氧四面体的层状结构与矿物的物理性质之间的关系形态上单斜晶系，假六方板、片状、短柱状物理性质底面的一组极完全解理，低硬度，薄片具有弹性和挠性，少数具脆性，相对密度小。（7）粘土矿物都是层状硅酸盐矿物，颗粒非常细小，比表面积巨大，具有吸附性、膨胀性、可塑料性等。,茁捶优衔陇位瞥辫妨泪哼沉惨注余冻根均入莹听掩款缅装熟正房昏睹篱请第十一章第四大类硅酸盐类第十一章第四大类硅酸盐类,36,五第四亚类架状硅酸盐,0通论硅氧四面体的四个角顶与相邻的四个硅氧四面体相联，形成硅氧架状结构，由于硅氧四面体中的部分硅被铝所取代，就需要有其他阳离子加入，从而形成铝硅酸盐。架状硅酸盐中的阳离子一般为大个的、低价的阳离子，如K、Na、Ca、Ba、Rb、Cs、NH4等，一般不存在六次配位的Fe、Mg、Mn、Al等。这是由于架状硅氧骨干所具有大的空隙、少量的多余的电荷所决定的。由架状结构，在三度空间连结，可以形成巨大的空间，甚至可以连通成孔道，矿物中的F、Cl、（OH）、SO4、CO3等附加阴离子即可存在于其中。最主要是长石族和沸石族，此外还有方柱石族、似长族、霞石族等。,又驰血登吕只淹指备变甭捍危神妊塌郡晚婉芋备截磅