硅氧骨干的特征

5.2.1　硅氧骨干的特征

在硅氧四面体中，Si在四个氧的中心，Si—O平均键长为0.162nm，O—O平均键长为0.264nm，O—Si—O键角的理论值为109.5°。随着岛状硅酸盐到架状硅酸盐，Si—O键长从约为0.1630nm减少到0.1603nm。当Si被B³⁺、Be²⁺代替时，则T—O(T为四面体中心阳离子)键长缩小，当被Al³⁺，Ge⁴⁺，Fe²⁺，Fe³⁺，Ti⁴⁺代替时则T—O键长增加，当Si—O为0.1603nm时，Al—O为0.1716nm。此外T—O键长的变化与O—T—O键角成反比。随着Si被其他离子代替，四面体的形状亦将发生变化，对结构产生一定的影响。

纯由一种硅氧四面体组成的硅酸盐，称为单一硅酸盐。实际上，在硅酸盐矿物中更多见的是硅氧四面体(或硅氧四面体骨干)与铝氧四面体、硼氧四面体、铍氧四面体、钛氧八面体(或［TiO₅］单维)等以共角顶方式连接成各种骨干，它们再同其他阳离子结合构成各种基型的硅酸盐，分别称之为铝硅酸盐、硼硅酸盐、铍硅酸盐、钛硅酸盐。它们与通常所谓的铝的硅酸盐等在要领上有所不同。

现以铝的硅酸盐为例加以说明。

如叶蜡石Al₂［Si₄ O₁₀］(OH)₂和白云母K{Al₂［AlSi₃ O₁₀］(OH)₂}，图5.1和图5.2分别是这两种矿物的晶体结构。

图5.1　叶蜡石的晶体结构

图5.2　白云母的晶体结构

前者是铝的硅酸盐，其层状骨干完全是由单一的硅氧四面体组成，再同硅氧骨干以外的阳离子Al³⁺相结合。这Al³⁺阳离子并未参与骨干，而是以六次配位形式构成铝氧八面体，并与层状骨干以共棱方式连接。

而白云母的层状骨干是由硅氧四面体和铝氧四面体联合组成，这种铝硅层状骨干再同铝氧八面体六次配位的Al³⁺离子、十二次配位的K⁺离子所构成的铝氧配位八面体、钾氧配位多面体以共棱方式相结合。白云母实际上是一种K和Al的铝硅酸盐。

又例如蓝晶石Al₂［SiO₄］和硅线石Al［AlSiO₅］，如图5.3和图5.4所示，前者的晶体结构是由硅氧四面体同［AlO₆］八面体共棱结合而成的，为铝的硅酸盐;后者是由硅氧四面体和铝氧四面体共角顶连接而成的链，再同［AlO₆］八面体共棱结合而成的，为铝的铝硅酸盐。

图5.3　蓝晶石的晶体结构

图5.4　硅线石的晶体结构