理论教育 岛状结构及其特点

岛状结构及其特点

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:在这种岛状[SiO4]中,Si和O物质的量之比为1∶4。在这种双岛状[SiO4]中,Si、O的物质的量之比为2∶7而写作[Si2O7]。在高压下,橄榄石型结构会转变成尖晶石结构。图3.29双硅氧四面体[Si2O7]示意图[图3.29为配位四面体]两个[SiO4]共用一个氧而结合成双四面体岛状结构,如图3.29所示。镁橄榄石的熔点为1890℃,但铁的存在会降低其耐火度,所以含镁丰富的橄榄石可作镁质耐火材料。

岛状结构及其特点

岛状硅酸盐(nesosilicates或island silicates)晶体中[SiO4]之间无直接连接,形似孤岛一样,如图3.28所示。众多[SiO4]是通过与其他金属阳离子的结合而间接连在一起的。金属阳离子给予氧一定的电荷,使[SiO4]中的氧达到电平衡。在这种岛状[SiO4]中,Si和O物质的量之比为1∶4。这类晶体有橄榄石族X2[SiO4](X=Mg2+、Fe2+、Mn2+、Ni2+、Co2+、Zn2+);石榴子石族A3B2[SiO4](A=Mg2+,Fe2+,Mn2+,Ca2+;B=Al3+,Fe3+,Cr3+);锆英石Zr[SiO4]、黄玉Al2[SiO4](F,OH)2等。

图3.28 孤立状硅氧四面体[SiO4示意图[图3.28(b)为配位四面体]

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图3.29 双硅氧四面体[Si2O7]示意图[图3.29(b)为配位四面体]

两个[SiO4]共用一个氧而结合成双四面体岛状结构(sorosilicates或double island silicates),如图3.29所示。其余活性氧用来结合其他阳离子。在这种双岛状[SiO4]中,Si、O的物质的量之比为2∶7而写作[Si2O7]。这类晶体有异极矿Zn4[Si2O7](OH)2、方柱石Ca2Mg[Si2O7]。还有些晶体,既具有单一孤岛状[SiO4],又有双四面体岛状[Si2O7],如绿帘石Ca2(Fe3+,Al2)[SiO4][Si2O7]O(OH)。

镁橄榄石(Olivine)Mg2[SiO4],因其颜色酷似橄榄绿而得名。它常与铁发生类质同象(Mg,Fe)2[SiO4]。镁橄榄石属于正交晶系,空间群Pbnm。O在平行于(100)面的方向上做近似六方最紧密堆积,Si填充于1/8四面体空隙。阳离子填充在1/2八面体空隙中,形成[MgO6]。这一点与尖晶石结构一样。实际上,镁橄榄石与尖晶石都是AB2O4型物质。在高压下,橄榄石型结构会转变成尖晶石结构。镁橄榄石的熔点为1890℃,但铁的存在会降低其耐火度,所以含镁丰富的橄榄石可作镁质耐火材料。而透明、晶粒粗大的镁橄榄石可作宝石。Mg2[SiO4]还是镁橄榄石瓷的主晶相。镁橄榄石瓷的介电损耗低,而且随频率变化小,在微波范围内也不增加。其膨胀系数在(8~10)×10-6-1左右,这与某些玻璃、合金及金属Ti的热膨胀系数接近。因此,人们将其用于电真空器件中陶瓷与金属的封接。但镁橄榄石瓷较大的热膨胀系数,使得其热稳定性较差。

锆英石Zr[SiO4],属四方晶系,空间群I41/amd。孤立的[SiO4]通过Zr离子连接起来。它是提炼金属Zr的主要原料。金属Zr耐高温、抗腐蚀,在国防工业中有重要应用。由于Zr、Hf化学性质接近,Zr[SiO4]中常混入Hf、HfO2等,故人们可从Zr[SiO4]中综合利用Hf等物质。因锆英石有较高的折射率,在陶瓷工业中,人们把它加到釉里可提高釉的白度。它在釉中产生具有较高折射率的细小晶粒对光有较强散射,这使釉产生不透明性(即乳浊)。故乳浊釉能遮盖陶瓷坯体中我们不希望看到的颜色。

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