第十六讲第19章含氧盐(1)：硅酸盐总论

1、第十九章第十九章 含氧盐矿物大类（一）含氧盐矿物大类（一）一一 含氧盐矿物概述含氧盐矿物概述硅酸盐硅酸盐碳酸盐、硫酸盐、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、硼酸盐、磷酸盐、硼酸盐、硝酸盐、钨酸盐、硝酸盐、钨酸盐、钼酸盐、铬酸盐、钼酸盐、铬酸盐、砷酸盐、钒酸盐。砷酸盐、钒酸盐。两两大大部部分分其它其它含氧岩含氧岩或杂岩或杂岩概概 念：念：硅酸根硅酸根+ +阳离子。阳离子。矿物种数：矿物种数：600600，占已知矿物，占已知矿物1/61/6以上。以上。地壳分布地壳分布：8585WBWB% %，三大类岩石主要造岩矿物。，三大类岩石主要造岩矿物。资源属性：资源属性：碱金属、碱金属、BeBe、ZrZr等金属、等金属

2、、 非金属非金属石棉、滑石、云母、高岭石、石棉、滑石、云母、高岭石、 沸石沸石 宝玉石矿物宝玉石矿物环境属性：环境属性：二二 硅酸盐矿物类硅酸盐矿物类 SilicatesSilicates一一) ) 概述概述络阴离子络阴离子SiOSiO4 4 4-4-附加阴离子附加阴离子少数有（少数有（OHOH）- -、F F- -、ClCl- -、O O2-2-、 COCO3 3 2-2-、SOSO4 4 2-2-、POPO4 4 3-3- 阳离子阳离子约约4040种，惰气型和过渡型种，惰气型和过渡型 泋离子：（泋离子：（H H3 3O O）+ + 水分子：水分子： H H2 2O O二二) ) 晶体化学晶

3、体化学1.1. 化学组成化学组成121氢锂铍钠镁钾钙铷锶铯钡钫镭RaFrBaCsRbSrKCaNaMgLiBeH3454387885556373819201112AA1.0086. 9419.01222.9924.3139 .1040.0885 .4787.621 32.9137.32 23226AAAAA1314151617181211106789BBBBBBBBCNOHeFNeAlSiPSClArGaGeAsSeBrKrInSnSbTeIXeTlPbBiPoAtRn0氦硼碳氮氧氟氖铝硅磷硫氯氩镓锗砷硒溴氪铟锡铊铅锑铋磅钋碘氙砹氡5678131415161718109313233343536

4、495051525354818283848586204.4207.2209.0209210222114.8118.7121.8127.6126.9131.383.8079.9078.9674.9272.6469.7226.9828.0930.9732.0635.4539.9510.8112.0114.0116.0019.0020.184.003CuZnAgCdAuHgUuuUub铜锌银镉金汞*212223242526272829304847464544434241403957717273747576777879801121111101091081071061051048910363.5565.

5、44107.9112.4197.0200.6261285272281268277264266262钪钛钒铬锰铁钴镍钯铑钌锝钼铌锆钇镧系A cLrDbfSgB hH sM tU unR锕系YHfTaWReO sI rP tPdRhcTR uM oN bZrLaL uScTiVC rM nFeC oN i58.9344.9647.8750.9452.0054.9455.8588.9191.2292.9195.9498101.1102.9178.558.69106.4195.1192.2190.2186.2183.8180.9铪钽钨铼锇铱铂955758596061626389909192939471

6、9697989910010110210364656667686970A cLuYbLrN oTmM dErFmH oEsD yC fTbBkG dC mEuA mSmPuPmN pN dUPrPaC eThLa243262259258257252238.0175.0173.0168.9167.3164.9162.5158.9157.3251247247227244237152.0150.4144.2140.9140.1138.9232.0231.0铹镧锕铈镨钕钷钐铕钆钍镤铀镎钚镅锔铽镝钬铒铥镱镥锫锎锿镄钔锘*镧系锕系卢钅杜钅喜钅波钅黑钅麦钅形成硅酸盐矿物的主要阳离子和阴离子2145周期族123

7、4567阴离子阳离子硅酸盐类矿物阴、阳离子分布区域硅酸盐类矿物阴、阳离子分布区域 2. 2. 化学键性化学键性3.3. 硅氧骨干硅氧骨干岛状环状链状层状架状硅氧骨干的类型硅氧骨干的类型1 1）岛状）岛状单四面体单四面体 SiOSiO4 4 ，Si/O=1/4Si/O=1/4， 例：橄榄石例：橄榄石(Mg,Fe)(Mg,Fe)2 2SiOSiO4 4 活性氧活性氧/ /端氧端氧双四面体双四面体 SiSi2 2O O7 7 ，Si/O=1/3.5Si/O=1/3.5， 例：异极矿例：异极矿ZnZn4 4SiSi2 2O O7 7(OH)(OH)2 2HH2 2O O 惰性氧惰性氧/ /桥氧桥氧3.

8、3. 硅氧骨干硅氧骨干2 2）环状）环状 Si/O=1/3 Si/O=1/3 三方环三方环 SiSi3 3O O9 9 ，例：硅酸钡钛矿，例：硅酸钡钛矿 复三方环复三方环 SiSi6 6O O1818 ，例：电气石，例：电气石四方环四方环 SiSi4 4O O1212 ，例：包头矿，例：包头矿六方环六方环 SiSi6 6O O1818 ，例：绿柱石，例：绿柱石 单链单链，Si/O=1/3 Si/O=1/3 二重单链二重单链SiSi2 2O O6 6 ，例：透辉石，例：透辉石 三重单链三重单链SiSi3 3O O9 9 ，例：硅灰石，例：硅灰石 五重单链五重单链SiSi5 5O O1515 ，例

9、：蔷薇辉石，例：蔷薇辉石双链双链 ， 闪石闪石 Si/O=1/2.75Si/O=1/2.75例：透闪石例：透闪石CaCa2 2MgMg 5 5SiSi4 4O O1111 2 2（OHOH）2 23 3）链状）链状 Si/O=1/Si/O=1/（3 32.752.75）C =0.520nm0abb =0.732nm0cc =1.220nm0单链状硅氧骨干单链状硅氧骨干辉石二重单链辉石二重单链Si2O6； 硅灰石三重单链硅灰石三重单链Si3O9； (c) 蔷薇辉石五重单链蔷薇辉石五重单链Si5O15abcd双链硅氧骨干双链硅氧骨干角闪石双链角闪石双链SiSi4 4O O1111； (b) (b)

10、 硬硅钙石双链硬硅钙石双链SiSi6 6O O1717；(c) (c) 夕线石双链夕线石双链AlSiOAlSiO5 5； (d) (d) 星叶石双链星叶石双链SiSi4 4O O1212 例：滑石例：滑石 MgMg 3 3SiSi4 4OO1010 （OHOH）2 2 鱼眼石鱼眼石 KCaKCa4 4 Si Si4 4OO1010 2 2 F F- -8H8H2 2OO滑石滑石鱼眼石鱼眼石4 4）层状）层状 Si/O=1/2.5Si/O=1/2.5ab方柱石方柱石方钠石方钠石5 5）架状）架状 （Si+AlSi+Al）/O=1/2/O=1/2思考：思考：架状骨干中，必须有部分架状骨干中，必须有

11、部分SiSi4+4+为为AlAl3+3+所代替？所代替？架状硅酸盐中的阳离子，都是低电价、架状硅酸盐中的阳离子，都是低电价、 大半径、高配位数的离子，有时含附加阴离子大半径、高配位数的离子，有时含附加阴离子 和水分子？和水分子？ 5 5）架状）架状 （Si+AlSi+Al）/O=1/2/O=1/2例：例： 钾长石钾长石 K AlSiK AlSi3 3O O8 8 钙长石钙长石 CaAlCaAl2 2SiSi2 2O O8 8 白榴石白榴石 KAlSiKAlSi2 2O O6 6 方钠石方钠石 NaNa8 8AlSiAlSi3 3O O8 8 6 6ClCl2 2注意：注意：硅氧骨干中硅氧骨干中

12、Si/O值有规律地变化；值有规律地变化；硅氧骨干中铝代替硅的规律。硅氧骨干中铝代替硅的规律。1 1） AlAlIVIV代替代替Si Si难易排序：难易排序： 岛、环、单链、双链、层、架岛、环、单链、双链、层、架2 2） AlAlIV IV / Si 11/ Si 11AlOAlO价键力（或键强）小于价键力（或键强）小于SiOSiO键键强，因此，键键强，因此，AlOAlO4 4四面体比四面体比SiOSiO4 4四面体不稳定，且体积也大四面体不稳定，且体积也大于于SiOSiO4 4四面体，所以四面体，所以AlOAlO4 4四面体要靠四面体要靠SiOSiO4 4四面体联接起来才稳定。四面体联接起来才

13、稳定。注意注意 5. 5. 类质同象类质同象从岛状从岛状环状环状链状链状层状层状架状，可代换的离架状，可代换的离子范围逐渐减小。子范围逐渐减小。1. 1. 形态形态取决于取决于：（：（1 1）硅氧骨干型式；硅氧骨干型式； （2 2）其他配位多面体如）其他配位多面体如MOMO6 6八面体八面体 连结方式。连结方式。（1 1）岛状）岛状三向等长：三向等长：石榴子石、橄榄石等。石榴子石、橄榄石等。 AlOAlO6 6八面体分布的影响：八面体分布的影响： 如蓝晶石如蓝晶石100100的板状，的板状，AlOAlO6 6八面体层；八面体层； 红柱石、绿帘石柱状，红柱石、绿帘石柱状，AlOAlO6 6八面体

14、链。八面体链。（2 2）环状）环状一向延长：一向延长：绿柱石、电气石。绿柱石、电气石。（3 3）链状）链状一向延长：一向延长：辉石、角闪石、硅灰石。辉石、角闪石、硅灰石。（4 4）层状）层状二维延展：二维延展：云母、葡萄石。云母、葡萄石。（5 5）架状）架状取决于架内化学键的分布。取决于架内化学键的分布。 如：钠沸石中有较强的键链如：钠沸石中有较强的键链柱状。柱状。 长石中平行长石中平行a a和和c c轴较强键链轴较强键链平行平行a a或或 c c轴板状。轴板状。2. 2. 物性物性离子晶格的特性离子晶格的特性依据：依据：硅氧骨干的型式。硅氧骨干的型式。亚类：亚类：（1 1）岛状结构硅酸盐；）岛状结构硅酸盐；（1 1）环状结构硅酸盐；）环状结构硅酸盐；（2 2）链状结构的硅酸盐；）链状结构的硅酸盐；（3 3）层状结构的硅酸盐；）层状结构的硅酸盐；（4 4）架状结构的硅酸盐。）架状结构的硅酸盐。四四) ) 亚类的划分亚类的划分岛状硅酸