化學晶體

⑴ 化學---晶體如何判斷///

晶體有三個特徵：
(1)晶體有整齊規則的幾何外形；
(2)晶體有固定的熔點；
(3)晶體有各向異性的特回點。答
固態物質有晶體與非晶態物質(無定形固體)之分，而無定形固體不具有上述特點。
晶體是內部質點在三維空間成周期性重復排列的固體，具有長程有序，並成周期性重復排列。
非晶體是內部質點在三維空間不成周期性重復排列的固體，具有近程有序，但不具有長程有序。如玻璃。外形為無規則形狀的固體。
晶體的共性
1、長程有序：晶體內部原子在至少在微米級范圍內的規則排列。
2、均勻性：晶體內部各個部分的宏觀性質是相同的。
3、各向異性：晶體中不同的方向上具有不同的物理性質。
4、對稱性：晶體的理想外形和晶體內部結構都具有特定的對稱性。
5、自限性：晶體具有自發地形成封閉幾何多面體的特性。
6、解理性：晶體具有沿某些確定方位的晶面劈裂的性質。
7、最小內能：成型晶體內能最小。
8、晶面角守恆：屬於同種晶體的兩個對應晶面之間的夾角恆定不變。

⑵ 高中化學常見的晶體有哪些

常見的晶體：石英、雲母、明礬、食鹽、硫酸銅、糖、味精。
晶體（crystal）是有明確衍射圖案的固體，其原子或分子在空間按一定規律周期重復地排列。晶體中原子或分子的排列具有三維空間的周期性，隔一定的距離重復出現，這種周期性規律是晶體結構中最基本的特徵。
常見的非晶體：玻璃、蜂蠟、松香、瀝青、橡膠。
非晶體是指組成物質的分子（或原子、離子）不呈空間有規則周期性排列的固體。它沒有一定規則的外形。它的物理性質在各個方向上是相同的，叫「各向同性」。它沒有固定的熔點。所以有人把非晶體叫做「過冷液體」或「流動性很小的液體」。

⑶ 化學中說的晶體是什麼

原子晶體，硬度高，熔沸點高，如金剛石，單質硅，二氧化硅，碳化硅，氮化硼等，原子晶體常出現於金屬與非金屬的分界線。
離子晶體比較好區分，活潑金屬與活潑非金屬的化合物，熔沸點較高
分子晶體最多，熔沸點低，硬度小
金屬晶體都是金屬單質。熔沸點跨度很大

⑷ 什麼是晶體（高中化學）

高中化學中
晶體就是具有一定熔點的具有規則幾何外形的固體
比較重要的點是:1具有規則的幾何外形
2有一定熔點
在熔化的時候吸熱但溫度不變
如果在研究溶液的時候
晶體是指帶結晶水的鹽
比如五水硫酸銅
七水硫酸亞鐵等

⑸ 高中化學常見的晶體有哪些哪些是固體，哪些是晶體

晶體
晶體有三個特徵：(1)晶體有一定的幾何外形；(2)晶體有固定的熔點；(3)晶體有各向異性的特點.
固態物質有晶體與非晶態物質(無定形固體)之分,而無定形固體不具有上述特點.
組成晶體的結構粒子(分子、原子、離子)在空間有規則地排列在一定的點上,這些點群有一定的幾何形狀,叫做晶格.排有結構粒子的那些點叫做晶格的結點.金剛石、石墨、食鹽的晶體模型,實際上是它們的晶格模型.
晶體按其結構粒子和作用力的不同可分為四類：離子晶體、原子晶體、分子晶體和金屬晶體.
具有整齊規則的幾何外形、固定熔點和各向異性的固態物質,是物質存在的一種基本形式.固態物質是否為晶體,一般可由X射線衍射法予以鑒定.
晶體內部結構中的質點(原子、離子、分子)有規則地在三維空間呈周期性重復排列,組成一定形式的晶格,外形上表現為一定形狀的幾何多面體.組成某種幾何多面體的平面稱為晶面,由於生長的條件不同,晶體在外形上可能有些歪斜,但同種晶體晶面間夾角(晶面角)是一定的,稱為晶面角不變原理.
晶體按其內部結構可分為七大晶系和14種晶格類型.晶體都有一定的對稱性,有32種對稱元素系,對應的對稱動作群稱做晶體系點群.按照內部質點間作用力性質不同,分為：離子晶體,原子晶體,分子晶體,金屬晶體.
離子晶體：一般由活潑金屬和活潑非金屬元素組成,
大多的鹽（除ALCL3外,它是分子晶體）,
強鹼,
（鹼）金屬氧化物.

⑹ 化學中的晶體是什麼意思

、、溶液中、在一定溫度下、溶質從溶液中析出的固體、

⑺ 化學中的晶體是什麼！

晶體（crystal)
晶體有三個特徵：(1)晶體有一定的幾何外形；(2)晶體有固定的熔點；(3)晶體有各向異性的特點。
固態物質有晶體與非晶態物質(無定形固體)之分，而無定形固體不具有上述特點。
組成晶體的結構粒子(分子、原子、離子)在空間有規則地排列在一定的點上，這些點群有一定的幾何形狀，叫做晶格。排有結構粒子的那些點叫做晶格的結點。金剛石、石墨、食鹽的晶體模型，實際上是它們的晶格模型。
晶體按其結構粒子和作用力的不同可分為四類：離子晶體、原子晶體、分子晶體和金屬晶體。
具有整齊規則的幾何外形、固定熔點和各向異性的固態物質，是物質存在的一種基本形式。固態物質是否為晶體，一般可由X射線衍射法予以鑒定。
晶體內部結構中的質點(原子、離子、分子)有規則地在三維空間呈周期性重復排列，組成一定形式的晶格，外形上表現為一定形狀的幾何多面體。組成某種幾何多面體的平面稱為晶面，由於生長的條件不同，晶體在外形上可能有些歪斜，但同種晶體晶面間夾角(晶面角)是一定的，稱為晶面角不變原理。
晶體按其內部結構可分為七大晶系和14種晶格類型。晶體都有一定的對稱性，有32種對稱元素系，對應的對稱動作群稱做晶體系點群。按照內部質點間作用力性質不同，晶體可分為離子晶體、原子晶體、分子晶體、金屬晶體等四大典型晶體，如食鹽、金剛石、乾冰和各種金屬等。同一晶體也有單晶和多晶(或粉晶)的區別。在實際中還存在混合型晶體

⑻ 晶體與非晶體的本質區別是什麼高中化學

晶體：內部微粒(原子、離子或分子)在空間按一定規律做周期性重復排列構成的固體物質。
非晶體：內部原子或分子的排列呈現雜亂無章的分布狀態的固體物質。
因此晶體具有固定的熔點，非晶體沒有

⑼ 化學：晶體：求一些晶體的結合方式（即他們是什麼鍵組成的）

NH4Cl，極性共價鍵和離子鍵
Na2SO4，極性共價鍵離子鍵
乾冰，極性共價鍵（單個分子而言）和分子間作用力（整個物體而言）
碘片，非極性共價鍵和分子間作用力

⑽ （一）晶體化學特點

1.化學成分

組成硅酸鹽礦物的元素主要是惰氣型離子和部分過渡型離子，銅型離子很少且只是在某些特殊情況下才能形成硅酸鹽。

除去主要由Si 和 O 組成的絡陰離子團外，還可以出現附加陰離子 O^2-、OH^-、F^-、Cl^-，以及S^2-、[CO₃ ]^2-、[SO₄ ]^2-等。此外，還可以有 H₂ O分子參加。

2.硅氧骨幹

在硅酸鹽結構中，每個Si一般為4個O所包圍，構成[SiO₄ ]四面體（圖21-1），它是硅酸鹽的基本構造單位，不同硅酸鹽中，[SiO₄ ]四面體基本保持不變。

由於硅離子的化合價為4價，配位數為4，它賦於每一個氧離子的電價為1，即等於氧離子電價的一半，氧離子另一半電價可以用來聯系其他陽離子，也可以與另一個硅離子相聯。因此，在硅酸鹽結構中［SiO₄］四面體既可以孤立地被其他陽離子包圍起來，也可以彼此以共用角頂的方式連結起來形成各種形式的硅氧骨幹。但是，［SiO₄］四面體只能共角頂相聯，不能共棱、共面，這是因為［SiO₄］四面體體積小，且Si⁴⁺電價高，如果共棱、共面，會引起Si—Si強烈的排斥而不穩定，這一點是符合鮑林法則的。在［SiO₄］四面體共角頂處，氧同時與兩個硅成鍵，無剩餘電荷，稱為惰性氧或橋氧，非共用角頂處的氧只與一個硅成鍵，有一剩餘電荷，稱活性氧或端氧。

目前所發現的硅氧骨幹形式已有數十種，現將幾種主要類型敘述如下。

（1）島狀硅氧骨幹，包括孤立的[SiO₄]單四面體（圖 21-1）及[Si₂O₇]雙四面體（圖21-2）。前者無惰性氧，如橄欖石（Mg，Fe）₂ [SiO₄]，後者有一個惰性氧，如異極礦 Zn₄ [Si₂O₇]（OH）₂。

圖21-1[SiO4]四面體

圖21-2[Si2 O7]雙四面體

圖21-3 環狀硅氧骨幹

（2）環狀硅氧骨幹，[SiO₄]四面體以角頂聯結形成封閉的環，根據[SiO₄]四面體環節的數目可以有三環[Si₃ O₉ ]（如硅酸鋇鈦礦 BaTi[Si₃ O₉ ]）、四環[Si₄O₁₂]（如包頭礦 Ba₄ （Ti，Nb，Fe）₈O₁₆ [Si₄O₁₂]Cl）、六環[Si₆O₁₈]（如綠柱石 Be₃ Al₂ [Si₆ O₁₈ ]）……等多種，環還可以重疊起來形成雙環，如六方雙環[Si₁₂O₃₀]（如整柱石KCa₂AlBe₂ [Si₁₂O₃₀]·1/2H₂O）等（圖21-3）。

（3）鏈狀硅氧骨幹，[SiO₄ ]四面體以角頂聯結成沿一個方向無限延伸的鏈，其中常見者有單鏈和雙鏈。單鏈：在單鏈中每個[SiO₄ ]四面體有兩個角頂與相鄰的[SiO₄ ]四面體共用，根據重復周期和聯結方式可分為多種形式，如輝石單鏈[Si₂ O₆ ]、硅灰石單鏈[Si₃ O₉ ]、薔薇輝石單鏈[Si₅ O₁₀ ]等，見圖21-4。雙鏈：雙鏈猶如兩個單鏈相互聯結而成，如兩個輝石單鏈[Si₂ O₆ ]相聯形成角閃石雙鏈[Si₄ O₁₁ ]、兩個硅灰石單鏈[Si₃ O₉ ]相聯形成硬硅鈣石雙鏈[Si₆ O₁₇ ]，此外，還有夕線石雙鏈[AlSiO₅ ]和星葉石雙鏈[Si₄ O₁₂ ]等，見圖21-5。

圖21-4 單鏈硅氧骨幹

（4）層狀硅氧骨幹，[SiO₄]四面體以角頂相連，形成在兩度空間上無限延伸的層。在層中每一個[SiO₄ ]四面體以三個角頂與相鄰的[SiO₄ ]四面體相聯結。一般通式為[Si₂ O₅ ]_n ^{2 n-}。活性氧可指向一方也可以指向相反的方向，[SiO₄ ]四面體也可有不同的聯結方式，因此層狀骨幹有多種形式，如滑石（Mg₃ [Si₄O₁₀]（OH）₂）的層狀硅氧骨幹[Si₄O₁₀]（圖21-6）：[SiO₄]四面體彼此以三個角頂相聯結形成六角形的網，活性氧指向一方；魚眼石（KCa₄[Si₄O₁₀]₂F·8H₂O）的層狀硅氧骨幹[Si₄O₁₀]（圖21-7）：[SiO₄]四面體彼此以三個角頂相聯結形成四方形的網，活性氧分別指向網的上、下兩方。

（5）架狀硅氧骨幹，在骨幹中每個［SiO₄］四面體四個角頂全部與其相鄰的四個［SiO₄］四面體共用，每個氧與兩個硅相聯系，這樣，所有的氧都將是惰性的，石英（SiO₂ ）族礦物即具此種結構。但在硅酸鹽的架狀骨幹中，必須有部分的Si⁴⁺為 Al³⁺所代替，從而使氧離子帶有部分剩餘電荷得以與骨幹外的其他陽離子結合，形成鋁硅酸鹽。這種架狀絡陰離子的化學式一般可以寫作[Si _n-x Al _x O_{2 n} ]^x-。如鈉長石 Na[AlSi₃ O₈ ]、鈣長石 Ca[Al₂ Si₂ O₈ ]、方柱石（Na，Ca）₄ [Al₂Si₂O₈]₃ （SO₄，CO₃）₂ 等，圖 21-8 繪出了方柱石的架狀骨幹。由於在架狀骨幹中氧離子剩餘電荷低，而且架狀骨幹中存在著較大的空隙，因此，架狀硅酸鹽中的陽離子，都是低電價、大半徑、高配位數的離子。有時亦有附加陰離子和水分子的存在。

圖21-5 雙鏈硅氧骨幹

圖21-6 滑石的層狀硅氧骨幹

圖21-7 魚眼石的層狀硅氧骨幹

以上列舉了硅氧骨乾的一些主要類型。這里還應做兩點說明：① 在某些硅酸鹽結構中可以存在兩種不同的絡陰離子，如綠簾 石 Ca₂ （Al，Fe）₃ O（OH）[SiO₄][Si₂O₇]結構中，同時存在有孤立的[SiO₄ ]四面體和[Si₂ O₇ ]雙四面體；② 我國學者在葡萄石 Ca₂ Al[AlSi₃ O₁₀ ]（OH）₂ 晶體結構中，發現了「架狀層」硅氧骨幹，這種骨幹由三層[SiO₄ ]四面體組成，中間的一層[SiO₄ ]四面體與四個[SiO₄ ]四面體相連，因此，這種層狀骨幹帶有架狀骨乾的特點，可視為層狀骨幹與架狀骨乾的過渡形式。

圖21-8 方柱石架狀硅氧骨幹

3.鋁的作用

鋁在硅酸鹽結構中起著雙重作用，一方面它可以呈四次配位，代替部分的Si⁴⁺而進入絡陰離子團，從而形成所謂鋁硅酸鹽，如鈉長石 Na[AlSi₃ O₈ ]；另一方面它也可以呈六次配位，存在於硅氧骨幹之外，起著像 Mg²⁺、Fe²⁺等一般陽離子的作用，形成所謂鋁的硅酸鹽，如高嶺石 Al₄ [Si₄ O₁₀ ]（OH）₈；有時Al可以在同一結構中以上述兩種形式存在，而形成鋁的鋁硅酸鹽，如白雲母K{Al₂ [AlSi₃O₁₀]（OH）₂}。

鋁的這種雙重作用與Al³⁺與O^2-的半徑比值有關。從鮑林法則可知，陰陽離子半徑比決定陽離子的配位數，而R_Al/R_O=0.419，恰巧近於四次配位與六次配位分界處的陰陽離子半徑比值0.414，所以，Al既可以四次配位，也可以六次配位。具體形成什麼配位形式，就與外因有關，一般來說，在高壓低溫條件下，易形成六次配位，在低壓高溫條件下，易形成四次配位。例如，藍晶石Al₂［SiO₄］O（其中的Al³⁺為六次配位）與夕線石Al［AlSiO₅］（其中一半Al³⁺為四次配位）的轉變式為：

結晶學及礦物學

［AlO₄］四面體中，Al—O價鍵力或叫鍵強（陽離子電荷/配位數）為3/4，小於Si—O鍵鍵強（為4/4），因此，［AlO₄］四面體比［SiO₄］四面體不穩定，且體積也大於［SiO₄］四面體，所以［AlO₄］四面體要靠［SiO₄］四面體聯接起來才穩定。假定Al/Si＞1，勢必要出現［AlO₄］四面體彼此聯接的情況，此時，聯接兩個Al³⁺的橋氧鍵強和為3/4+3/4=1.5，根據鮑林第二規則，某離子的鍵強和等於其電價才是穩定的，1.5偏離氧離子電價（-2價）已達25%，超過了穩定化合物鍵強和偏差容忍極限16%，因此，兩個［AlO₄］四面體聯接的情況是不穩定的，在結構中是不允許存在的（這也稱鋁迴避原理）。因此，在硅氧骨幹中Al/Si≤1，且在不同的硅氧骨幹中［AlO₄］四面體存在情況變化為：

結晶學及礦物學

4.硅酸鹽中的化學鍵

硅酸鹽中含有Si—O—M（骨幹外陽離子）鍵，一般來說，金屬離子M比Si離子大，化合價比Si低，因此，M—O鍵比Si—O鍵弱。那麼，這兩個鍵的性質怎樣呢?

一般認為，Si—O鍵的性質，部分是離子性的，部分是共價性的，因此，在一定程度上，用離子模型解釋硅酸鹽結構和化學性質，其成功程度與共價模型相當。在離子模型中，大部分硅酸鹽結構遵守鮑林離子晶體原理，根據Pauling離子半徑，R_Si=0.041nm，R_O=0.14nm，其比值R_Si/R_O=0.29，處於四面體配位范圍0.255～0.414之內，所以Si與O結合時易形成四面體配位。但是，也存在一些情況與離子模型不符合的，例如，根據離子模型，氧原子趨於最緊密堆積，陽離子充填於四面體或八面體空隙，如果陽離子的大小尺寸不合適，它仍可進入氧離子間的空隙，但將使氧離子的最緊密堆積歪曲變形，變形的結果是使氧離子堆積的比體積低於理想的最緊密堆積的比體積（0.0145nm³），但在某些硅酸鹽中，如鎂橄欖石、SiO₂多種同質多象變體等，陽離子大小是與氧離子堆積形成的四面體、八面體空隙適應的，在這些礦物晶體中，照理應該形成最緊密堆積結構，但發現這些礦物晶體的氧離子堆積比體積低於理論值，這是因為Si—O鍵並非純離子性，而有相當明顯的共價性。

在共價模型中，Si—O鍵是用價鍵概念描述的。處於基態的硅原子的外層電子構型為：2s²2p³3s¹，因此，1個3s和3個3p軌道強烈雜化形成sp³雜化軌道，這4個等價的雜化軌道指向四面體的四個頂角，其中每個sp³雜化軌道與一個氧原子的2p軌道重疊「靠頭」形成σ鍵，即重疊電子密度的極大部分處於Si—O線上的鍵。除sp³雜化的四個σ鍵之外，氧原子余留的p軌道與硅原子的d軌道也有一些重疊，形成π鍵，π鍵的重疊電子密度極大部分不在兩原子相連的直線上。共價模型與實際情況符合良好，如絕大多數Si是四面體配位的，另外，鍵角∠O—Si—O與四面體內角理論值109.47°明顯地大，大多數O—Si—O角在近140°±，這被認為是Si—O鍵的π鍵特徵的反映。

對於M—O鍵，主要是離子性的，因為在形成［SiO₄］四面體時，每個O^2-離子以孤對電子形式提供兩個電子占據sp³空軌道，即以O→Si形式形成σ鍵。但是，在成鍵時，一個硅原子實際上至多隻能提供4個電子，而與之鍵合的四個氧需要八個電子，氧需要再得到一個電子，所以，［SiO₄］四面體是一個帶電荷的離子團，其中每個氧尚可以再和一個硅（Si⁴⁺）形成Si—O鍵（有離子性也有共價性），也可以和其他易於失去電子的金屬離子M形成離子鍵。

5.Si—O鍵長、鍵角及Si—O配位形式

結構分析表明，Si—O鍵鍵長在0.157～0.172nm之間，平均值約為0.162nm。在Si—O—M鍵中，M（骨幹以外的陽離子）也吸引氧原子並與硅爭奪氧原子，結果使Si—O鍵減弱，Si—O鍵變長；在Si—O—Si鍵中，由於Si⁴⁺電價高，對另一Si⁴⁺與O^2-的鍵削弱更明顯，因此鍵長變得更長，在Si—O_橋—Si—O_端中，Si—O_橋鍵長比Si—O_端鍵長平均約長0.0025nm。

在［SiO₄］四面體相互共角頂的聯結中，Si—O—Si鍵角的變化很大。對於具有架狀結構的SiO₂來說，在其等軸晶系的變體方石英中，Si—O—Si鍵角為180°。而在硅酸鹽礦物中，目前已發現的最小Si—O—Si鍵角為114°，存在於羥硅鈹石Be₄［Si₂O₇］（OH）₂的硅氧雙四面體之中。Si—O鍵的離子性愈強，由於Si離子的斥力，則Si—O—Si鍵角愈大。Si—O鍵共價性越強，則Si—O—Si鍵角愈小。

Si—O鍵長與鍵角也是相互影響的，一般規律是，較短的鍵長聯系著較大的鍵角。

Si—O鍵長與鍵角也直接影響著Si—O配位。絕大多數的Si—O配位都是四面體［SiO₄］，但如果某些金屬離子M的M—O鍵強接近或大於Si—O鍵強時，就會消耗Si—O鍵上的電子，使Si—O鍵減弱並拉長，這時就易形成六次配位的［SiO₆］八面體，如SiP₂O₇中和硅的有機化合物中，Si就是六次配位形式存在的，這是因為碳和磷比硅具有更大的電負性，與氧成鍵時鍵強更大所致。此外，高壓條件下也易於形成［SiO₆］八面體，因為在［SiO₆］八面體中的O—O距離為0.25nm，短於［SiO₄］四面體中的0.264nm，導致［SiO₆］中O—O斥力大，在低壓下是不易穩定存在的，但在高壓下能穩定存在。

綜上所述，在Si—O鍵變弱並拉長時，O—O間距變小時，有利於形成［SiO₆］八面體，滿足這些條件形成［SiO₆］八面體就要求特殊的環境，在一般條件下，Si—O配位形式都是［SiO₄］四面體。從鮑林鍵強（在四面體中Si—O鍵強為4/4，在八面體中Si—O鍵強為4/6）也可以預測［SiO₄］比［SiO₆］穩定。

6.離子堆積

在硅酸鹽中，由於受硅氧骨乾的影響，較難實現氧離子最緊密堆積。具體情況與硅氧骨幹形式密切相關。

在島狀骨幹中，離子一般能按最緊密方式排列，這是因為孤立的［SiO₄］四面體活動度大，能夠在結構中自由調動直至氧離子達到或近於達到最緊密堆積，但要求陽離子大小尺寸比較適合於充填到氧離子堆積中所形成的四面體、八面體空隙中，如橄欖石、黃玉等，如果陽離子大小不適合且差得太遠，就會破壞氧離子的最緊密堆積，但整個結構還是趨於最緊密的，如石榴子石。

在環狀、鏈狀、層狀骨幹中，環與環之間，鏈與鏈之間，層與層之間作平行排列，且盡可能排列得最緊，但氧離子不是最緊密堆積。

在架狀骨幹中，［SiO₄］四面體彼此共四個角頂相聯，不能自由調動，離子或整個結構都不作最緊密堆積。

7.陽離子大小和配位與硅氧骨乾的相互關系

一般來說，［SiO₄］四面體的體積很穩定，不隨外界環境變化而變化，但骨幹外陽離子配位多面體的體積隨陽離子大小和溫壓環境變化較大。為了適應這種變化，硅氧骨幹往往發生扭轉變形，以與骨幹外陽離子配位多面體相匹配。

例如，在頑火輝石 Mg₂ [Si₂ O₆ ]中，陽離子是 Mg，則八面體鏈內的兩個[MgO₆ ]八面體的長度與兩個以角頂相連[SiO₄ ]四面體的長度相適應，所以硅氧骨幹為[SiO₄]四面體重復周期為 2 的[Si₂O₆]單鏈 〔圖 21-9（a）〕；如果陽離子為 Ca，由於 Ca比 Mg大，兩個[CaO₆ ]八面體的長度與三個以角頂相連的[SiO₄ ]四面體的長度相當，所以硅氧骨幹為[SiO₄ ]四面體重復周期為3的[Si₃O₉]單鏈，形成硅灰石 Ca₃ [Si₃O₉]〔圖21-9（b）〕；而在薔薇輝石（Mn，Ca）₅ [Si₅O₁₅]中，較小的[MnO₆]八面體與較大的[CaO₆]八面體結合起來要求[SiO₄ ]四面體重復周期為5的[Si₅ O₁₅ ]單鏈與之相適應。

再以具層狀硅氧骨乾的蛇紋石 Mg₈ [Si₄ O₁₀ ]（OH）₈ 為例，其結構體現為[MgO₂ （OH）₄]八面體層與[SiO₄]四面體層的結合。由於[MgO₂ （OH）₄]八面體層中O（OH）—O（OH）間距較[SiO₄ ]四面體層中 O—O間距略小，因此，在葉蛇紋石結構中，為了使硅氧四面體骨幹層與陽離子八面體層相適應，結構層產生彎曲，八面體層在外圈，四面體層在內圈，並使方向相反的結構層連結起來，形成波浪狀（圖21-10）。

在具有架狀硅氧骨乾的硅酸鹽中，由於硅氧骨幹比較牢固，參加其中的陽離子種類也較少，一般陽離子配位對硅氧骨幹不起控製作用。在具有島狀硅氧骨乾的硅酸鹽中，硅氧四面體孤立分布，其結構主要決定於陽離子配位的情況。

圖21-9 陽離子大小和配位與硅氧骨乾的相互關系

圖21-10 葉蛇紋石中[MgO₂（OH）₄]八面體層與[SiO₄]四面體層示意圖

8.類質同象

硅酸鹽礦物中類質同象替代發生的難易程度及相互代替的范圍與硅氧骨乾的形式有關：具島狀硅氧骨乾的橄欖石[SiO₄ ]，A²⁺=Ni²⁺、Mg²⁺、Co²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Cd²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺、Ba²⁺，相互代替的離子半徑變化范圍在0.068（Ni²⁺）～0.144nm（Ba²⁺）之間，最大差值達0.076nm。

具鏈狀硅氧骨乾的普通角閃石 A₂B₅ [Si₄O₁₁]₂ （OH）₂，A=Ca、Na、K，B=Mg²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺。A組分中離子大小變化范圍為0.108（Ca²⁺）～0.146nm（K⁺），相差 0.038nm；B 組分離子大小變化范圍為 0.061（Al³⁺）～0.080nm（Mg²⁺），相差0.019nm。

具層狀硅氧骨乾的雲母AB₂ [AlSi₃ O₁₀ ]（OH）₂ ，A=K⁺、Na⁺，B=Mg²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺（或為 Li⁺、Al³⁺），B 組離子大小變化范圍為 0.061（Al³⁺）～0.080nm（Mg²⁺），相差0.019nm。

具架狀硅氧骨乾的斜長石系列成分為Na［AlSi₃O₈］-Ca［Al₂Si₂O₈］，相互代替的Na⁺與Ca²⁺離子半徑差值僅為0.004nm。

由以上舉例可以看出，不同大小的離子的代替范圍在具有島狀硅氧骨乾的硅酸鹽中最廣泛，而在具鏈、層到架型硅氧骨乾的硅酸鹽中，離子代替范圍逐漸縮小。這說明了在不破壞原來晶體結構的前提下，島狀硅氧骨幹與陽離子配位多面體之間的調整是最易實現的。

9.附加陰離子及「水」

在硅酸鹽結構中，除硅氧骨幹之外，還常存在一些附加的陰離子，最常見的有（OH）^-、O^2-、F^-，有時還可以有 Cl^-、[CO₃ ]^2-、[SO₄ ]^2-、[PO₄ ]^3-。這些附加陰離子可以用來平衡電價、充填空隙（如方鈉石）或與 O^2-共同形成最緊密堆積（如黃玉）。

這些附加陰離子加入硅酸鹽晶體結構中，除了與一定的陽離子的存在有關之外，還與硅酸鹽的硅氧骨乾的形式有關。一般地來說，具雙鏈及層型骨乾的硅酸鹽最容易接納（OH）^-，而架狀骨乾的硅酸鹽結構的大空隙中也可接納一些（OH）^-、F^-及一些較大的附加陰離子 Cl^-、[CO₃ ]^2-、[SO₄ ]^2-等，但島和單鏈骨乾的硅酸鹽則很難接納。

各種附加陰離子之間的類質同象也是很常見的，特別是（OH）^-與 F^-之間，幾乎沒有什麼限制。但（OH）^-和 F^-一般不能取代[SiO₄ ]四面體中的O^2-。

硅酸鹽中除有結構水 OH^-（即附加陰離子）的形式外，還可以有 H₂ O 及（H₃ O）⁺的形式，（H₃ O）⁺只在某些具層狀硅氧骨乾的硅酸鹽中少量存在，且易於轉變 H⁺+H₂ O。H₂ O在硅酸鹽中大多數呈沸石水或層間水，只有在少數硅酸鹽中才以結晶水的形式存在，起著填充空隙或水化陽離子的作用。

10.硅酸鹽熔體結構

硅酸鹽熔體結構控制著熔體的物理性質，包括熔體密度、粘度、水含量及其賦存狀態、熱膨脹性等，因此硅酸鹽熔體結構的研究應該是地球科學研究中最基礎的研究，因為對地球的起源、地殼的形成、地殼運動及現代火山活動等一系列地質作用的徹底認識最終都將歸結在對熔體結構的認識和理解程度上，熔體結構的研究已成為地學的一個前緣課題。另外，對硅酸鹽熔體結構的研究也涉及到物理學、材料學、電子技術、化學和冶金等廣闊領域。因此，有必要在這里進行簡單介紹。

硅酸鹽熔體結構與其相應的晶體結構是很相似的，也是以［SiO₄］四面體為基本結構單元，但是，熔體不象晶體那樣，其原子在三維空間內為連續有規則地排列；也不象晶體那樣，其中只含有一種結構單元（即硅氧骨幹）。多種結構單元可以共同存在於同一熔體中，而且其位置和排列方式隨原子不規則的熱運動而不斷地改變。因此，在每一瞬間，熔體的結構狀態都可能有別於其另一瞬間的結構狀態。然而，在一定的溫度、壓力及成分條件下，其平衡結構是一個確定的並可以重現的函數。這種長程無序與短程有序的矛盾與統一、瞬間結構的不確定性與平衡結構的確定性之間的矛盾與統一，構成了硅酸鹽熔體結構的基本特徵。

在硅酸鹽熔體中，不僅存在橋氧、非橋氧（即端氧），還存在自由氧。橋氧可表示為Si—O—Si，或 O°。非橋氧可表示為 Si—O—M，或 O^-。自由氧是指與除 Si⁴⁺離子及取代Si⁴⁺的四次配位陽離子以外的金屬陽離子相連接的氧，表示為 M—O—M，或 O^2-。顯然，熔體中橋氧的比例越高，熔體的聚合程度（即[SiO₄ ]四面體共角頂相聯的程度）越高。在處於平衡狀態的硅酸鹽熔體結構中，三種氧的比例決定於平衡常數 K：

結晶學及礦物學

K值越大，聚合程度越低；K值越小，聚合程度越高。平衡常數K取決於熔體的混合自由能，混合自由能越低，K值越大，聚合程度越低；反之，聚合程度則越高。熔體結構的聚合程度也可以由每個四次配位陽離子所具有的非橋氧數（NBO/T）來衡量，NBO/T值越小，聚合程度越高，如單四面體（島狀）NBO/T=4，鏈狀結構NBO/T=2，層狀結構NBO/T=1，架狀結構NBO/T=0。NBO/T值可以指示熔體中島、鏈、層、架的含量和比例。

一些與氧構成四面體的小半徑高電價的離子，除Si之外，還有Ti、P等，這種離子稱為成網離子，它們在易於聚合的四面體內占據中心位置；而諸如Mg²⁺、Fe²⁺等與氧形成八面體配位的離子，稱為變網離子。這些八面體相互之間以及和四面體之間共用邊棱，從而趨向於打破四面體之間通過共用氧構成的鍵，使聚合體解聚。其他陽離子（Al³⁺、Fe³⁺）可以由於熔體成分不同而起成網離子或變網離子的作用。例如在SiO₂—Al₂O₃體系中，Al₂O₃含量低時，全部鋁呈成網離子出現，而當Al₂O₃的摩爾百分數超過約10%時，有部分Al就以變網離子的形式存在。當Al³⁺和Fe³⁺參與四面體配位時，其他陽離子（K⁺、Na⁺、Ca²⁺）必然與之密切伴生以便平衡由於三價陽離子取代四價陽離子Si⁴⁺占據四面體位置時所引起的電價不足，此時，K⁺、Na⁺和Ca²⁺是變網離子。

類似於鋁硅酸鹽晶體中［AlO₄］四面體之間不直接相聯（即鋁迴避原理）一樣，在鋁硅酸鹽熔體結構中起成網作用的Al也遵守這一原理。其他成網離子在硅酸鹽熔體結構中的分布也應遵守一些原則。變網離子對熔體結構最直接的作用就是破壞Si—O—Si鍵，使橋氧變成非橋氧，使熔體結構發生鬆弛，而且，變網離子的極化能力越強，扭曲硅酸鹽熔體結構的能力就越強。

研究高溫淬火玻璃的結構是目前獲得熔體結構的主要途徑。硅酸鹽玻璃的X射線衍射研究（Taylor和Brown，1979）表明：富含石英、鉀長石、鈉長石或霞石的液相幾乎都具有由6個四面體構成的環相互接連而形成的聚合結構，Na和K很適合進入這些環內的大空腔。而富含鈣長石和透輝石的液相只含有由4個四面體構成的鏈環（Hochella等，1978），其中能夠容納鹼性陽離子的空位較少。在成分相同的條件下，熔體結構會隨著溫度和壓力的變化而調整，即在液態狀態下熔體結構也是一個變數，它是溫度和壓力的函數。這一特點通過熔體粘度的變化而反映出。粘度是熔體聚合程度的物理學變數，它與溫度負相關，與壓力正相關。純SiO₂熔體的粘度極高，其他組分（如Mg、Fe、K、Na等變網離子）的加入會使熔體粘度明顯降低，因此，粘度也是熔體化學成分的函數。揮發性組分對熔體結構有顯著的影響，這種影響是通過影響硅酸鹽熔體聚合程度（使熔體聚合程度降低）而實現的。