第21章硅酸盐矿物.ppt

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1、第二十一章第二十一章 含氧盐含氧盐大类大类（一）（一）硅酸盐硅酸盐类类 概述概述含氧盐：含氧盐：络阴离子团与金属阳离子组成的化合物。络阴离子团与金属阳离子组成的化合物。如：硅酸盐，含如：硅酸盐，含SiO4 碳酸盐，含碳酸盐，含CO3 硫酸盐，含硫酸盐，含SO4 磷酸盐，含磷酸盐，含PO4 钨酸盐，含钨酸盐，含WO4 络阴离子团中心阳离子电价高，半径小，与络阴离子团中心阳离子电价高，半径小，与O的结合的结合键力很强，形成一个紧密的结构基团；络阴离子与键力很强，形成一个紧密的结构基团；络阴离子与外部阳离子结合较弱，一般为离子键。所以，含氧外部阳离子结合较弱，一般为离子键。所以，含氧盐一般表现为离子

2、晶格的特点。盐一般表现为离子晶格的特点。第二十一章第二十一章 含氧盐含氧盐大类大类（一）（一）硅酸盐硅酸盐类类 概述概述含氧盐中最重要的一类是含氧盐中最重要的一类是硅酸盐硅酸盐，占地壳岩石圈总，占地壳岩石圈总重量的重量的85；占已知矿物种的；占已知矿物种的1/4。本章介绍硅。本章介绍硅酸盐。其他含氧盐下一章介绍。酸盐。其他含氧盐下一章介绍。硅酸盐晶体化学特点硅酸盐晶体化学特点1、化学组成：、化学组成：阴离子为阴离子为SiO44，此外还有一些，此外还有一些附加阴离子附加阴离子O2，OH，F等；阳离子为惰性等；阳离子为惰性气体型离子以及过渡型离子，很少量铜型离子。气体型离子以及过渡型离子，很少量铜

3、型离子。2、硅氧骨干：、硅氧骨干：SiO4四面体以共角顶的方式连接四面体以共角顶的方式连接形成各种形式的硅氧骨干：形成各种形式的硅氧骨干：第二十一章第二十一章 含氧盐含氧盐大类大类（一）（一）硅酸盐硅酸盐类类 概述概述岛状骨干：岛状骨干：包括孤立的包括孤立的SiO4，也包括双四面体，也包括双四面体Si2O7桥氧：惰性氧，无电价桥氧：惰性氧，无电价端氧：活性氧，有一剩余电荷，有电价。端氧：活性氧，有一剩余电荷，有电价。第二十一章第二十一章 含氧盐含氧盐大类大类（一）（一）硅酸盐硅酸盐类类 概述概述环状骨干：环状骨干：SiO4四面体共角顶连接成封闭的环：四面体共角顶连接成封闭的环：SiO 4abc

4、在环状骨干中，每个在环状骨干中，每个SiO4四面体至少要有四面体至少要有2个惰性氧。个惰性氧。第二十一章第二十一章 含氧盐含氧盐大类大类（一）（一）硅酸盐硅酸盐类类 概述概述链状骨干：链状骨干：SiO4四面体共角顶连接成无限延伸的链，可四面体共角顶连接成无限延伸的链，可以有单链和双链：以有单链和双链：c=0.520nm0c=1.220nm0b=0.732nm0SiO 4abc在单链、双链状骨干中，每个在单链、双链状骨干中，每个SiO4四面体四面体至少要有几个惰性氧？至少要有几个惰性氧？第二十一章第二十一章 含氧盐含氧盐大类大类（一）（一）硅酸盐硅酸盐类类 概述概述层状骨干：层状骨干：SiO4四

5、面体共角顶连接成无限伸展的四面体共角顶连接成无限伸展的层：层：在层状骨干中，每个在层状骨干中，每个SiO4四面体至少四面体至少要有几个惰性氧？要有几个惰性氧？第二十一章第二十一章 含氧盐含氧盐大类大类（一）（一）硅酸盐硅酸盐类类 概述概述架状骨干：架状骨干：SiO4四面体共四面体共4个角顶连接成架状：个角顶连接成架状：在架状骨干中，每个在架状骨干中，每个SiO4四面体有几个四面体有几个惰性氧？惰性氧？第二十一章第二十一章 含氧盐含氧盐大类大类（一）（一）硅酸盐硅酸盐类类 概述概述3、铝的作用：、铝的作用：Al在硅酸盐起着双重作用：在硅酸盐起着双重作用：AlIV：代替代替Si进入四面体，在骨干内

6、，形成进入四面体，在骨干内，形成铝硅酸盐铝硅酸盐；如：钠长石；如：钠长石NaAlSiO8。AlVI：在骨干外，六次配位（八面体），形在骨干外，六次配位（八面体），形成成铝的硅酸盐铝的硅酸盐；如：高岭石；如：高岭石Al4Si4O10(OH)8。如果存在两种形式的如果存在两种形式的Al，叫，叫铝的铝硅酸盐铝的铝硅酸盐；如：白；如：白云母云母KAl2AlSi3O10(OH)2第二十一章第二十一章 含氧盐含氧盐大类大类（一）（一）硅酸盐硅酸盐类类 概述概述Al有双重作用的内因：有双重作用的内因：从鲍林法则从鲍林法则1：阴、阳离子半径比可决定阳离子配位数，：阴、阳离子半径比可决定阳离子配位数，R Al3

7、+/R O2-=0.419，恰巧近于四次配位与六次配，恰巧近于四次配位与六次配位的分界线位的分界线0.414，所以，所以，Al既可四次配位，也可六次既可四次配位，也可六次配位。配位。Al有双重作用的外因：有双重作用的外因：高压低温：六次配位；低压高温：四次配位。如：高压低温：六次配位；低压高温：四次配位。如：高温高温 Al2SiO4O AlAlSiO5 蓝晶石蓝晶石 高压高压 夕线石夕线石 第二十一章第二十一章 含氧盐含氧盐大类大类（一）（一）硅酸盐硅酸盐类类 概述概述AlO4四面体与四面体与SiO4四面体比较：四面体比较：从鲍林法则从鲍林法则2：阴、阳离子的键强阳离子电荷阴、阳离子的键强阳离

8、子电荷/配位数，配位数，所以，所以，SiO4四面体四面体中的键强中的键强4/41，AlO4四四面体面体中的键强中的键强3/4 SiO-M中的中的SiO键长；键长；2）绝大多数）绝大多数SiO配位形成的是四面体，配位形成的是四面体，SiO4四面体连四面体连接方式不同会导致接方式不同会导致SiOSi键角发生很大变化。键角发生很大变化。3）如果要形成）如果要形成SiO6八面体，则需要：八面体，则需要：拉长拉长SiO键，削弱键，削弱SiO键，这时需要键，这时需要MO键强键强SiO键强；（键强；（M=P,C）或者：缩短或者：缩短OO键，这时需要高压。键，这时需要高压。所以，所以，SiO6八面体是很难形成

9、的，需要极端条件。八面体是很难形成的，需要极端条件。第二十一章第二十一章 含氧盐含氧盐大类大类（一）（一）硅酸盐硅酸盐类类 概述概述6、离子堆积：、离子堆积：因为受硅氧骨干的制因为受硅氧骨干的制约，不能实现单个约，不能实现单个氧离子的最紧密堆氧离子的最紧密堆积，但能实现骨干积，但能实现骨干与骨干排列尽量紧与骨干排列尽量紧密的形式。在很多密的形式。在很多情况下，骨干的活情况下，骨干的活性氧的排列是最紧性氧的排列是最紧密堆积的，如：云密堆积的，如：云母结构。母结构。第二十一章第二十一章 含氧盐含氧盐大类大类（一）（一）硅酸盐硅酸盐类类 概述概述硅酸盐矿物结构的紧密度与硅氧骨干的形式有硅酸盐矿物结构

10、的紧密度与硅氧骨干的形式有关，岛状骨干比较紧密，环状、链状、层状关，岛状骨干比较紧密，环状、链状、层状较不紧密，架状最不紧密。较不紧密，架状最不紧密。为什么？（请同学们自己解释）为什么？（请同学们自己解释）第二十一章第二十一章 含氧盐含氧盐大类大类（一）（一）硅酸盐硅酸盐类类 概述概述7、骨干外阳离子大小与硅氧骨干的匹配：、骨干外阳离子大小与硅氧骨干的匹配：骨干外阳离子各种各样、大小不一，对硅氧骨骨干外阳离子各种各样、大小不一，对硅氧骨干的形状会产生一些影响：干的形状会产生一些影响：例例1：单链硅酸盐中，骨干外是：单链硅酸盐中，骨干外是MgO6还是还是CaO6，会使单链产生变形，会使单链产生变

11、形。（。（图片图片）例例2：层状硅酸盐中，如果骨干外八面体层与：层状硅酸盐中，如果骨干外八面体层与层状骨干四面体层不匹配，则会使层状骨干层状骨干四面体层不匹配，则会使层状骨干产生波浪状变形。（产生波浪状变形。（图片图片）辉石单链与硅灰石单链辉石单链与硅灰石单链返回返回叶蛇纹石结构波浪变形叶蛇纹石结构波浪变形返回返回第二十一章第二十一章 含氧盐含氧盐大类大类（一）（一）硅酸盐硅酸盐类类 概述概述8、类质同像：、类质同像：硅酸盐矿物结构中发生类质同像的难易程度与硅酸盐矿物结构中发生类质同像的难易程度与硅氧骨干的形式有关，岛状骨干最易发生，硅氧骨干的形式有关，岛状骨干最易发生，且离子代替范围也大，环

12、状、链状、层状比且离子代替范围也大，环状、链状、层状比较容易，架状最不容易。较容易，架状最不容易。为什么？（代替是否容易，与结构是否容易实为什么？（代替是否容易，与结构是否容易实现重新调整有关）现重新调整有关）第二十一章第二十一章 含氧盐含氧盐大类大类（一）（一）硅酸盐硅酸盐类类 概述概述9、附加阴离子及、附加阴离子及“水水”：结构中有大空洞、层隙的硅酸盐容易接纳附结构中有大空洞、层隙的硅酸盐容易接纳附加阴离子与加阴离子与“水水”。与硅氧骨干的关系：。与硅氧骨干的关系：岛状、单链骨干最不易接纳，环状、双链岛状、单链骨干最不易接纳，环状、双链状、层状较比较容易接纳状、层状较比较容易接纳OH-，架

13、状容易，架状容易接纳接纳OH-,F-,Cl-。第二十一章第二十一章 含氧盐含氧盐大类大类（一）（一）硅酸盐硅酸盐类类 概述概述 以上介绍的是硅酸盐晶体化学的内容（即以以上介绍的是硅酸盐晶体化学的内容（即以硅氧骨干硅氧骨干为基础，探讨硅酸盐成分与结构的关为基础，探讨硅酸盐成分与结构的关系）。系）。关于硅酸盐矿物的关于硅酸盐矿物的形态、物理性质形态、物理性质及其及其与与硅硅氧骨干氧骨干的关系、与的关系、与AlO6八面体八面体连接方式的关连接方式的关系等，请同学们在学完硅酸盐矿物后自己总结。系等，请同学们在学完硅酸盐矿物后自己总结。第二十一章第二十一章 含氧盐含氧盐大类大类（一）（一）硅酸盐硅酸盐类

14、类 分类分类硅酸盐矿物的分类是根据硅酸盐矿物的分类是根据硅氧骨干硅氧骨干划分的：划分的：岛状、环状硅酸盐岛状、环状硅酸盐亚类亚类链状硅酸盐链状硅酸盐亚类亚类层状层状硅酸盐硅酸盐亚类亚类架状硅酸盐架状硅酸盐亚类亚类思考题思考题1、什么是惰性氧（桥氧）、活性氧（端氧）？活性氧的含、什么是惰性氧（桥氧）、活性氧（端氧）？活性氧的含量与硅氧骨干的关系？量与硅氧骨干的关系？2、从内因上解释铝的双重性。外因（温压）怎么影响铝的、从内因上解释铝的双重性。外因（温压）怎么影响铝的双重性？双重性？3、AlO4四面体与四面体与SiO4四面体的区别？四面体的区别？AlO4四面四面体能否相连？为什么？体能否相连？为什

15、么？AlO4四面体的含量与硅氧骨四面体的含量与硅氧骨干的关系？干的关系？4、在什么条件可以形成、在什么条件可以形成SiO6八面体？解释八面体？解释SiO4比比SiO6稳定。稳定。5、结构紧密度与硅氧骨干的关系？、结构紧密度与硅氧骨干的关系？6、类质同像的难易度与硅氧骨干的关系？、类质同像的难易度与硅氧骨干的关系？岛状、环状结构硅酸盐岛状、环状结构硅酸盐亚类亚类 概述概述包括：包括：单岛状：单岛状：SiO4：锆石、橄榄石、石榴子石、红柱：锆石、橄榄石、石榴子石、红柱石石-蓝晶石、黄玉、榍石、十字石蓝晶石、黄玉、榍石、十字石双岛状：双岛状：Si2O7：绿帘石：绿帘石六方六方(复三方复三方)环状：环

16、状：SinO3n：绿柱石、电气石、堇青石：绿柱石、电气石、堇青石主要矿物简介主要矿物简介锆石锆石：化学组成：化学组成：ZrSiO4，含，含Hf，Th，U等放射性元等放射性元素，导致其有非晶化，素，导致其有非晶化，形成变生锆石、曲晶石。形成变生锆石、曲晶石。晶体结构：晶体结构：SiO4四面体四面体与与ZrO8畸变立方体联畸变立方体联结而成。四方晶系。结而成。四方晶系。形态：形态：四方柱、四方双锥。四方柱、四方双锥。形态具标型性。形态具标型性。1 mm锆石锆石主要矿物简介主要矿物简介锆石锆石：物理性质：物理性质：颜色多变，常见褐色，玻璃光泽，硬度大，颜色多变，常见褐色，玻璃光泽，硬度大，无解理，具放射性。无解理，具放射性。成因：成因：岩浆岩中的副矿物，伟晶型。岩浆岩中的副矿物，伟晶型。用途：用途：提取提取Zr，Hf，也可做宝石。在地质学里常作，也可做宝石。在地质学里常作为测定矿物及母岩绝对年龄的研究对象，这是因为测定矿物及母岩绝对年龄的研究对象，这是因为所含的放射性元素的衰变与时间有关。为所含的放射性元素的衰变与时间有关。主要矿物简介主要矿物简介橄榄石橄榄石：化学组成：化学组成：(Mg,F