3.5 无机非金属材料组成与晶体结构(7)

    3.5.2 硅酸盐晶体结构
    1. 硅酸盐结构的一般特点及分类
   （1）特点
    ① 构成硅酸盐的基本结构是[SiO₄]四面体，Si—O平均距离0.160 nm（< r⁺+r ^-），电负性差D = 1.7，说明Si—O键并非纯离子键结合，而是具有相当高的共价键成分，据估计离子键和共价键大约各占一半。
    ② 每一个氧最多只能被两个[SiO₄]所共有。
    ③ [SiO₄]可以相互孤立地存在或通过共顶相互连接，如果以共棱或共面方式相连，将造成结构不稳定性。
    ④ [SiO4]中O—Si—O的结合键不是一条直线，而是一折线( ≈145° )。
    ⑤ 在硅酸盐晶体中，除了硅和氧以外，组成中还含有其他阳离子多达50多种，因此其结构十分复杂。
     （2）分类
    硅酸盐晶体种类繁多，是构成地壳的主要矿物，也是水泥、普通陶瓷、玻璃、耐火材料等传统硅酸盐工业的主要原料。仔细研究各种硅酸盐晶体结构之后，发现其共同的特点是结构中都含有硅氧四面体[SiO₄]，硅酸盐晶体结构就是以这些[SiO4]作为基本结构单元，由它们相互连接构筑起来的，并且它们之间的不同连接方式，就决定了硅酸盐晶体的结构类型，分为：岛状、组群状、链状、层状和架状，归纳于表3-12。不同的结构在组成上得到反映，可以用O/Si比值来表征。当O/Si=4时，[SiO₄]完全孤立存在，通过其他离子配位多面体连接形成硅酸盐晶体；随着O/Si下降，部分[SiO4]之间直接连接，亦即它们的连接程度增加，结构形式处于岛状到架状之间的某种结构；当[SiO₄]之间完全相互直接连接形成架状结构时，O/Si=2。因此O/Si这个参数就决定了硅酸盐晶体中[SiO₄]之间的连接程度与结构类型。当[SiO₄]通过某个顶角的氧相互连接时，这个氧就被称作桥氧（O_b），如果[SiO₄]某个顶角的氧与其他阳离子连接，则这个氧就被称作非桥氧（O_nb）或自由氧。表3-13中的每种结构类型的具体形状示于图3-35中，关于层状和架状结构后面将作重点介绍。