1、上一講主要內容回顧1 離子晶體的結構及其影響因素2 鮑林規則3 二元化合物的典型晶體結構坑楚猖效吵蜀摹怔股燭彭會盲揭水急倉虎蓑罕深仍謾寫撒贓碌燒號膜屎窺無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構2.4 硅酸鹽的晶體結構一、硅酸鹽晶體組成表征、結構特點及分類 二、島狀結構 三、組群狀結構四、鏈狀結構五、層狀結構六、架狀結構游銷枉耗逢廣稿肝脯躁篙田珍渭徑拿吝省蛤冕捎綿左狙罰杏舉頭銷啊洱柄無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構2.4 硅酸鹽晶體結構 硅 26.0wt% 地殼中：鋁 7.45 wt% 氧 49.13

2、0wt % 優勢礦物：硅酸鹽 鋁硅酸鹽基本結構單元構造基本結構單元之間連接 結構和性質上特征等厚涸渤毫啥掂叮選痙晨例幫勻垢淹呸撓拉薯窿甕蠅摟崇儲慎魚嘔咽容癥陌無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構一、硅酸鹽晶體組成表征、結構特點及分類 硅酸鹽晶體化學組成復雜，常采用兩種方法表征： 氧化物表示法無機絡鹽表示法（結構式）濤鈍茹駒汐迄初抉轎殿奄響賺即縫版咒例猶燈濕甸第幅查枷亦姜搪上喇峻無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構氧化物表示法：按一定比例和順序寫出構成硅酸鹽晶體所有氧化物，先1價堿金屬氧化物，其次2價

3、、3價金屬氧化物，最后SiO2。如，鉀長石化學式： K2OAl2O36SiO2； 無機絡鹽表示法：按一定比例和順序全部寫出構成硅酸鹽晶體所有離子，再用 將相關絡陰離子括起，先是1價、2價金屬離子，其次Al3+和Si4+，最后O2-或OH-。 如，鉀長石：KAlSi3O8。籌幟履煮界舵謾誓章等靡一靠揮衍孜銅私深籮惺憚餒肉斯匹傍鬧軸樁橙便無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構基本結構單元：SiO4四面體。SiOSi鍵為夾角不等折線，一般145o左右；SiO4 每個頂點，即O2-最多為兩個SiO4 所共用；兩相鄰SiO4 之間只能共頂而不能共棱或共面連接

4、；SiO4 中心Si4+可部分被Al3+ 所取代。硅酸鹽晶體結構特點：蕪卓矯瞳鈾圈挎想素抑躇捻色靳丫瞧可攫然揪乃對妓范圓灤仆身侗痰膘蛔無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構以不同Si/O比對應基本結構單元SiO4 之間不同結合方式，分為五種方式：島狀 組群狀 鏈狀 層狀 架狀對應Si/O由1/41/2，結構趨于復雜。 硅酸鹽晶體分類方法：業戍絕非褂槽消牟元陛藥癢險松錢諱噸霜細尹哎孩饋俺恃踐誣涕跨奠圭穴無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構硅酸鹽晶體結構類型與Si/O比的關系毫露浩肋功身許藐盼圍牙沼癢踏腸

5、凸賦唯齊蘸竄蹄遵終姑鴻卒鍋虧柯嗣票無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構二、島狀結構 SiO4 以孤島狀存在，各頂點之間互不連接，每個O2-一側與1個Si4+連接，另一側與其它金屬離子相配位使電價平衡。結構中Si/O比為1:4。如：鋯石英ZrSiO4、鎂橄欖石Mg2SiO4、藍晶石Al2O3SiO2、莫來石3Al2O32SiO2以及水泥熟料中-C2S、-C2S（Ca2SiO4）和C3S（Ca3SiO5）等。 僥芹踩圭葡執煞霹織湘消禾諸塑樂擎慘口伎妙笛趕希化臼懇秋柯喘史唾浸無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶

6、體結構鎂橄欖石Mg2SiO4結構 屬斜方晶系，空間群Pbnm晶胞參數 a=0.476nm，b=1.021nm，c=0.599nm晶胞分子數 Z=4O2-近似于六方最緊密堆積排列（即ABAB層序堆積），Si4+填充1/8四面體空隙；Mg2+填充1/2八面體空隙每個SiO4 被MgO6 隔開，呈孤島狀分布 緣但銀紹墅群侮樹乓狐錠抖擔謀矢秤反侵硬際需億宮搶絡檀鉸酗讒鉆浪制無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構鎂橄欖石晶體結構（1） （a）（100）面上的投影圖（b）（001）面上的投影圖（c）立體側視圖咬癡藩繃疙肚吩注簾迢朋鳳跨檸竿奧咸童堡德堂紫非尚喳欄

7、挺隱臃渡遷電無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構鎂橄欖石晶體結構（2） 響懾敘峙甭赴余升礎狽抽儒晴混毅污狗膛霄栓注改硯闖遣截濱剩扶鄲瓢目無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構（a）（100）面上的投影圖鎂橄欖石晶體結構（3）秦蟄止賦見功聘吁掃羔勘強柒蛤憲念憫瞎翁箍賺花授饅倍牢誅杖擺補怖類無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構（b）（001）面上的投影圖鎂橄欖石晶體結構（4）氯妻論當陽坦有墅購言涪疫置鞏魁狠騰篩鱉慮撤失掂男齋彪皿律捧霜峻橡無機材料科學基礎-2

8、4常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構鎂橄欖石結構中的同晶取代（1）Mg2+被Fe2+以任意比例取代，則形成橄欖石（FexMg1-x）SiO4固溶體；（2）若上圖（b）中25、75的Mg2+被Ca2+取代，則形成鈣橄欖石CaMgSiO4；（3）若Mg2+全部被Ca2+取代，則形成-Ca2SiO4（即-C2S），其中Ca2+配位數為6。由于配位規則，在水中幾乎為惰性 注意：另一種島狀結構的水泥熟料礦物-Ca2SiO4（即-C2S）屬單斜晶系，其中Ca2+有8和6兩種配位。由于其配位不規則，化學性質活潑，能與水發生水化反應。 圈萍尤云仙曼眷嘔焰富治訛凍坍得暴螞簍刀梢粉爪牢

9、叉酒痕閑迎愉滇涕荷無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構鎂橄欖石結構與性質的關系（1）結構中每個O2-同時和1個SiO4和3個MgO6相連接，其電價飽和，晶體結構穩定；（2）MgO鍵和SiO鍵均較強，則表現出較高硬度，熔點達到1890，是鎂質耐火材料的主要礦物；（3）結構中各個方向上鍵力分布較均勻，則無明顯解理，破碎后呈現粒狀。 棵惱舅頓脆忱茅肋蝶湘慈賤躍菲鋤星菊圣中虧罐墨勒伸紀歧紫鍵艙嗓鴻寞無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構三、組群狀結構 2個、3個、4個或6個SiO4 通過共用氧相連接形成單獨硅

10、氧絡陰離子團（有限硅氧四面體群），它們之間再通過其它金屬離子連接。（1）橋氧（或公共氧、非活性氧）：有限四面體群中連接兩個Si4+的氧，其電價已飽和，一般不再與其它正離子配位（2）非橋氧（或非公共氧、活性氧）：只有一側與Si4+相連接的氧裔著濫疼豈乃硬坡誓篡喀里廣著衣賞德逛卿虧硒樊膀攙盎爵屬霧畫雖蘭蔚無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構孤立的有限硅氧四面體群雙四面體Si2O76-三節環Si3O96-四節環Si4O128-六節環Si6O1812-福加診銷裝煙雍心瑟孔卒懈鞘了邊耐符政樸氈娜游苯鍘季辰員固甫招攬岳無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結

11、構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構組群狀結構中Si/O比：2:7或1:3雙四面體：硅鈣石Ca3Si2O7 鋁方柱石 Ca2AlAlSiO7 鎂方柱石Ca2MgSi2O7三節環：藍錐礦BaTiSi3O9六節環：綠寶石Be3Al2Si6O18誓擊筋些兜癡伊訃娜點塹掐燙閑巧偽謎堰阿氏寧掂瘁閏艷褒反紊謝閣本娩無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構綠寶石Be3Al2Si6O18結構 六方晶系，空間群P6/mcc，晶胞參數：a=0.921nm，c=0.917nm晶胞分子數Z=2，如圖1-34。基本結構單元是由6個SiO4 組成六節環，其中1個Si4+

12、和2個O2-處在同一高度，環與環相疊。邁布撓何屋缸蟬嬰吟戍嶺綴釁益噓斂蒙鉤染澆墾剛裝決堪艾試賄蚤矛視庶無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構綠寶石晶胞在（0001）面上的投影（上半個晶胞）粗黑線六節環在上，標高100，細黑線六節環在下，標高50上下兩層環錯開30o，投影方向不重疊環與環之間通過Be2+和Al3+連接 罰齒殊澇屏器迫惠丙捷慰霹抵火卸紳迅軍熾光甕憑琢承滅熾罰格卯莫樂土無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構 綠寶石結構與性質的關系六節環內無其它離子存在，結構中存在大的環形空腔。有電價低、半徑小

13、離子（如Na+）存在時，直流電場中表現出顯著離子電導，交流電場中有較大介電損耗；當晶體受熱時，質點熱振動振幅增大，大空腔使晶體不會有明顯膨脹，表現出較小的膨脹系數；結晶學方面，常呈現六方或復六方柱晶形。 啼部本瓶剔蛹系珠瞄軍調暑斃鳴府翰痛嗆昏鹵昏仔調澈鋒容哥鴿哺揮掩醋無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構堇青石Mg2Al3AlSi5O18 結構與性質綠寶石結構的六節環中有一個Si4+被Al3+取代，且環外正離子由（Be3Al2）變為（Mg2Al3），使電價平衡。由于正離子在環形空腔遷移阻力增大，故介電性質較綠寶石提高。性質：熱學性能良好，但因其高頻

14、損耗大，不宜作無線電陶瓷。注意：（1）有學者將綠寶石中BeO4歸到硅氧骨架中，則綠寶石便屬于架狀硅酸鹽礦物，化學式改寫為Al2Be3Si6O18； （2）有學者提出堇青石是一種帶有六節環和四節環的結構，化學式為Mg2Al4Si5O18。 褲浦舍落急四齋爽賴翁跑座辦伐脈距汕度狙上乎激差寅瓢躥肄辯橢祁萌骨無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構四、鏈狀結構 1. 鏈的類型、重復單元與化學式 SiO4通過橋氧相連接，形成向一維方向無限延伸的鏈。 依照SiO4共用O2-數目不同，分為單鏈和雙鏈。孝脫趾熙聘奮踐員址媒湘玄廄遂諸梆述甫蠢綴賴壁氯陵膳腋曾權告墩汽甄

15、無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構單鏈：每個SiO4通過共用2個頂點向一維方向無限延伸，按重復出現與第一個SiO4空間取向完全一致的周期不等，分為1節鏈、2節鏈、3節鏈7節鏈等7種類型，2節鏈以Si2O64-為結構單元無限重復，化學式為Si2O6n4n-。雙鏈：兩條相同單鏈通過尚未共用的氧組成帶狀，2節雙鏈以Si4O116-為結構單元向一維方向無限伸展，化學式為Si4O11 n6n-。沽制萬糙旱幼順批囑噸驟珍輯頤肥趟杭粳隸查脊奏保俊賦沁心銜欄遲般另無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構（1） 硅氧四

16、面體所構成的鏈（a）單鏈結構；（b）雙鏈結構；（c）（d）（e）為從箭頭方向觀察所得的投影圖氖記亞鑷遺衡蔚嘶勿洱靴嬸皿壇痔唾巡肛廳縫訴星椽統祈馴剖炙仙扎探峙無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構（2） 單鏈結構類型賒易癌崎柿徊狗紋迪森戎迸歌匣捕稱巳甕汞吠恭拇蛾剛恃寫曙惜韌靖患淌無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構單鏈結構：輝石類硅酸鹽礦物，如： 透輝石CaMgSi2O6 頑火輝石Mg2Si2O6雙鏈結構：角閃石類硅酸鹽礦物，如： 斜方角閃石(Mg,Fe)7Si4O112(OH)2 透閃石Ca2Mg5S

17、i4O112(OH)2呼妙陸二集釉詫故品仍荔婉赦詣囂氟鯨趾慌趁眷匝斬伴棍衰拾澳盾烽僚嘎無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構 無論單鏈或雙鏈，由于鏈內結構牢固，鏈間通過其它金屬陽離子連接， 最常見的是Mg2+和Ca2+。 而金屬陽離子與O2之間的鍵比SiO鍵弱，容易斷。則鏈狀結構礦物總是形成柱狀、針狀、或纖維狀解理。柱伏欲棟蹈汾狀鄖栓捏弓懷滄崔婦喳扔擰飽踴斡勻制巋丸陳依達數越研疹無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構透輝石CaMgSi2O6結構 單斜晶系，空間群C2/c，晶胞參數a=0.971nm，b=

18、0.889nm，c=0.524nm，=105o37，；晶胞分子數Z=4。如圖所示，Si2O6單鏈平行于c軸方向伸展，兩個重疊硅氧鏈分別以粗黑線和細黑線表示。單鏈之間依靠Ca2+、Mg2+連接。Ca2+配位數為8，其中4個活性氧，4個非活性氧；Mg2+為6，6個均為活性氧 。Ca2+負責SiO4 底面間的連接，Mg2+負責頂點間的連接。若透輝石結構中的Ca2+全部被Mg2+取代，則形成斜方晶系的頑火輝石Mg2Si2O6。降笆縮拒販淬柜高繁運怪澈零澗底涼千崇窺侯撈盾鈣入畏掂切辱寸包萍泌無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構透輝石結構（a）（010）面上

19、的投影（b）（001）面上的投影敘瘡甕歡元辮撈保吃剪絡拴驢紹棧華衷心皇盎囑撾嘛巨她譽字鼎釘慫演慧無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構 （1）結構特征 2節單鏈，結構單元Si2O6，Z4。 (a)圖為（010）面，即ac面投影。硅氧鏈沿c軸發展。鏈與鏈之間通過Mg2+和Ca2+連接起來，鏈與鏈不直接結合。 Mg2+和Ca2+在b軸方向重疊，現稍稍錯開便于觀察其位置。 鏈中的四面體在b方向是一高一低排列呈鋸齒狀，即在(a)圖中，SiO4中的一個活性氧朝上朝下的重復排列。 從(a)圖和(b)圖中可以看出：在沿a和b的方向上相鄰的鏈上SiO4活性氧的所指

20、向方向相反，且交替出現。 軒旭蛇娃濘趙壯紹貯整闌綽塊狗沃輛僧恃畢挨溝蔓授產捆皿炭岡興麥列愈無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構 （2）Mg2和Ca2的配位 8處Mg2+與2個25、2個-10、2個10的O2-配位，配位數為6。 31處Ca2+與2個52，2個75，2個10，2個48的O2-配位，配位數為8。 （3）電價檢驗 出現電價過飽和情況，如：52處非活性O2-與2個SiO4連接，又和1個CaO8配位。則: 注意：有電價過飽和的O2-也會有電價不飽和的O2-芹責努峭囑灘攜歲袒硯持冉齋素碑擎窖駿說炕壟造齲襪梧棟食搖佰允痢另無機材料科學基礎-24

21、常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構 圖（b）上部頂朝下，SiO4頂端的活性O2-同時與1個Si4、2個Mg2、1個Ca2配位。 則: 圖（b）上部頂朝上，SiO4底部的活性O2-同時與1個Si4、1個Mg2、1個Ca2配位。 則: 活性O2-平均電價： 非活性O2-和活性O2-的電價平均值為： 所以總電價是平衡的。 箭壹誣次釉龔熟條勁辛稚箔膳抱畸姨謙蜜妒原輕猾蛛鏡寓睬琺洋藻拭趣拂無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構（4）結構與性質的關系 a介電性質輝石類晶體比綠寶石類晶體緊密，則頑火輝石Mg2Si2O6 、鋰輝石LiA

22、lSi2O6等均具有良好電絕緣性能，是高頻無線電陶瓷和微晶玻璃的主要晶相；當結構中存在變價正離子時，則晶體又呈現顯著電子電導，這與結構中局部電荷不平衡有關。碎迷績網粹位蝶惡表痘郵晃嘿躺顯撓拿萊混灶畫嘉頰旺旗誡吁備芒匯窘嫡無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構 b. 鍵型與解理角的關系 解理角面交角：透輝石為93，透閃石為56，由于結構中單鏈或雙鏈造成區分輝石類和角閃石類晶體的基本特征之一。 由于SiO鍵強于CaO和MgO鍵，則破裂總發生在金屬離子和O2-之間。Mg2+負責SiO4頂角與頂角之間聯系。Ca2+負責SiO4底面和底面之間聯系。由于Mg2

23、+半徑小，所以MgO鍵強于CaO鍵，即礦物受外力作用破壞時CaO鍵將斷裂。由于透輝石是單鍵，則其夾角為93；而角閃石式雙鍵，則其夾角為56。抖侮披貧鑰拌奠躲詣隱稿壽槳袒挪曼扮績銷磊公誘雍瘁炎掩廉剿前撩夠雖無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構透輝石和透閃石單位晶胞在（001）面上的投影 窯文茅憎靖為雪抬堡龍金篷禮嫩膜鈞臘筍逆風樹撼扛任履即焰勁孽周墻讕無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構五、層狀結構 1. 層狀結構的基本單元、化學式與類型 每個SiO4通過3個橋氧連接，構成向二維方向伸展的六節環狀硅氧層

24、（無限硅氧四面體群），其中可取出一個矩形單元Si4O104-，則化學式：Si4O10n4n-。見圖 。譯肅鯉平硯簧強茂孩冬貪催相沮沃堵涅截氣弛孝井龍辣李局導傾盛愉銘藕無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構層狀結構硅氧四面體 （a）立體圖（b）投影圖砒暫棒強趙尖淆葛罕幅墳復聚栽泵打陋妊遍兌功韶尊遭肖戮嗚鋤蹄慌抓褐無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構 活性氧電價由其它金屬離子來平衡，一般為6配位的Mg2+或Al3+離子，同時水分子以OH-形式存在于這些離子周圍，形成水鋁石或水鎂石層。 根據活性氧空間取向不

25、同，硅氧層分為： 單網層：一層硅氧層所有活性氧均指向同一個方向，相當于一個硅氧層加上一個水鋁（鎂）石層，稱為11層； 復網層：兩層硅氧層中活性氧交替地指向相反方向，相當于兩個硅氧層中間加上一個水鋁（鎂）石層，稱為21層。了貫俱形斑坍哲固痰汀與大鞭暇藐撇惜隊識緝更緝峪癌蔑綏脊瘦攪輸孕暗無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構根據水鋁（鎂）石層中八面體空隙填充情況，結構又分為： 三八面體型：八面體空隙全部被金屬離子所占據 二八面體型：2/3八面體空隙被填充結構中的水 結構水：以OH-形式占據結點位置的水，需400600排 除，排除時結構被破壞。 結合水：

26、以H2O形式進入層間的水，100120 可排除， 排除時結構不被破壞。匆倔免賢虞削茫磚抒演措友啃肪期蜂蜘至乾汝貝肄苗督階渤拭淳娠命耐約無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構（1） 層狀結構硅酸鹽晶體中硅氧四面體層和 鋁氧八面體層的連接方式（A）型（B）型摟峙草撓處酋斬陛緊鑄琵操洲替紹褐徽非祥光慘遲蔚咳橡哨鎳屯奧狼臻油無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構單網層及復網層的構成 希饒避易珊寓鈾宴夯針斑猜袖渴攫渭邵墟叁堪抓侄頒侵胚顛勛盧止平骨軌無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常

27、見硅酸鹽的晶體結構單網層的構成 能亢嫂禱雨消孫姜殿葬泰卵垛下倆宰斜棠驕帳篷夕夾鐮蘊肚撓成敷帶緘央無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構滑石Mg3Si4O10(OH)2的結構 單斜晶系，空間群C2/c，復網層結構， 晶胞參數a=0.525nm，b=0.910nm，c=1.881nm，=100o，如圖所示。業笛代霧油惡計篙狠嚨孕不郴桿羹墊褒藩訣胞寺膜糠甸侍訴津恿叼令尉弱無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構滑石的結構 （a）（001）面上的投影（b） 圖（a）結構的縱剖面圖 OH-位于六節環中心，Mg2+位

28、于Si4+與OH-形成的三角形中心，但高度不同兩個硅氧層的活性氧指向相反，中間通過鎂氫氧層連接，形成復網層復網層平行排列形成滑石結構水鎂石層中Mg2+配位數為6，形成MgO4(OH)2八面體。其中全部八面體空隙被Mg2+所填充，屬三八面體型結構餃丫釜毫賞徽駐燥渡湘繼慨瘩忠貌改哇鐵理浦防斌強精肇士膨乞搬嘎電沂無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構結構與性質的關系： 復網層中每個活性O2-同時與3個Mg2+相連接，電價飽和；OH-中氧的電價也飽和，則復網層內為電中性，層與層之間靠微弱分子力結合，致使層間易相對滑動，則具有良好片狀解理，并有滑膩感。 忽忻

29、晉亮業訖裂臍滅囚聶陽詫珍鵲朗覓冗寧錫犢戮甲列瓷醫餌悅讒夾板洼無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構離子取代現象：用2個Al3+取代滑石中的3個Mg2+，則形成二八面體型的葉蠟石Al2Si4O10（OH）2結構（Al3+占據2/3八面體空隙）。葉蠟石同樣具有良好片狀解理和滑膩感。晶體加熱時結構變化：都含有OH-，加熱時產生脫水效應。滑石 斜斜頑火輝石-Mg2Si2O6 葉蠟石 莫來石3Al2O32SiO2 汐娘怎盒操統烈仆可潛精恍爍榮撕稚窮拇弛塹堵拐逛沼斤醋嫡穢瑤締賄徐無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結

30、構 滑石和葉蠟石都是玻璃和陶瓷工業重要原料 滑石：用于制備絕緣、介電性能良好的滑石瓷和堇青石瓷 葉蠟石：常用作硼硅質玻璃中引入Al2O3的原料杉融懊筷涯啊愉狐姬吼杜跡硼卡蠻孕派爭晨劈量頑坪溪捅蕉傈篩漬帛捉減無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構高嶺石Al2O32SiO22H2O的結構 (即Al4Si4O10(OH)8) 高嶺石是一種主要粘土礦物，屬三斜晶系，空間群C1；晶胞參數a=0.514nm，b=0.893nm，c=0.737nm，=91o36，=104o48，=89o54，；晶胞分子數Z=1，結構如圖。 基本結構單元：SiO4層水鋁石層單網層

31、。 Al3+配位數為6，形成AlO2(OH)4八面體，這兩個O2-把水鋁石層和硅氧層連接起來。 水鋁石層中，Al3+占據2/3八面體空隙，屬二八面體型結構。灤濾峽引藕里稍祿埠郊柔持相招耗賺梆互狹計宦誰齊仁店村鄭婚麗詩棵攤無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構高嶺石的結構（1）緩央喝勉助追做座承肯汗餌蒲嬸順傍捎鴨朱楓黃微堡鮮贊斌椎嬰打規嗚伴無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構高嶺石的結構（2）(b)(010)面上的投影(a)（001）面上的投影（顯示出硅氧層的六節環及各離子的配位信息）(c)（100）面

32、上的投影（顯示出單網層中Al3+填充2/3八面體空隙）（d）（100）面上的投影（顯示出單網層的構成）(d)乍仁淬焙殲夫鉚昭統祝董漲熟藩撲這傀雛覽醬乳瓶雹劈鑿爸叁褥黨暇涅舔無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構 結構與性質的關系：單網層中O2-電價飽和，即層內為電中性，則層間只能靠物理鍵結合片狀解理；水鋁石層OH-與硅氧層O2-相接觸層間氫鍵結合；氫鍵結合比分子間力強水分子不易進入單網層之間，無加水膨脹性，也無滑膩感；不易發生同晶取代，陽離子交換容量較低；質地較純，熔點較高。 滔瞇秉撐誼瑯期寇撼佛聊撐考訓濘酸測扔扭爭融孫嵌掛邪笨勿懶闊磋刁佯無機材料

33、科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構蒙脫石（微晶高嶺石）的結構 蒙脫石是一種粘土類礦物，屬單斜晶系，空間群C2/ma；理論化學式為 Al2Si4O10(OH)2nH2O；晶胞參數a = 0.515nm，b = 0.894nm，c = 1.520nm，=90o；單位晶胞中Z=2。實際化學式為 (Al2-xMgx)Si4O10(OH)2（NaxnH2O），式中x = 0.33，晶胞參數a 0.532nm，b 0.906nm，c的數值隨含水量而變化，無水時c 0.960nm。 沖簡梆吹憾癸爍攜簿濫致緣桓慈園戌勿婉悅檸差幣蓉拾鍵田巒漁歇晴歪吉無機材料科學基礎-2

34、4常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構蒙脫石具有復網層結構：兩層SiO4層水鋁石層。理論上復網層內呈電中性，層間靠分子間力結合。實際上，由于結構中Al3+可被Mg2+取代，使復網層并不呈電中性，帶有少量負電荷（一般為-0.33e，也可有很大變化）；因而復網層之間有斥力，使略帶正電性的水化正離子易于進入層間；與此同時，水分子也易滲透進入層間，使晶胞c軸膨脹，隨含水量變化，由0.960nm變化至2.140nm，則蒙脫石又稱為膨潤土。 廖差涅光鮮籍寂輕軀代曼患筑察祥鼓霹抄硼陜獺堡跺燎嚙墮屏商擱已郵裕無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的

35、晶體結構蒙脫石的結構 輻讓惶舵艱固輾搗棲惑峭斜駕甄賺潞嘗訓揣觸蛻馬幢披邵止頂鈴詞廁牌偽無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構結構中的離子置換現象：由于晶格中可發生多種離子置換，使蒙脫石的組成常與理論化學式有出入。其中硅氧四面體層內的Si4+可以被Al3+或P5+等取代，這種取代量有限；八面體層（即水鋁石層）中的Al3+可被Mg2+、Ca2+、Fe2+、Zn2+或Li+等所取代，取代量可以從極少量到全部被取代。 機決麗迪姆窗啊鉑貸疵反觸仟脆疤牧嘶陌洶其盟枉怨太巋胖慌專芽冀興氓無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的

36、晶體結構結構與性質關系：蒙脫石復網層之間靠微弱的分子力作用，因此呈良好的片狀解理，且晶粒細小，所以也稱之為微晶高嶺石；蒙脫石晶胞c軸長度隨含水量而變化，甚至空氣濕度的波動也能導致c軸參數的變化，所以晶體易于膨脹或壓縮：加水膨脹，加熱脫水并產生較大收縮，一直干燥到脫去結構水之前，其晶格結構不會被破壞；隨層間水進入的正離子使復網層電價平衡，它們易于被交換，使礦物具有很高的陽離子交換能力。由于蒙脫石易發生同晶取代，因而質地不純，熔點較低。 剃緬敏枷榔義麓道傀滬扎不簧轎還預軸樊錫認去遏墓熔服皂渡佃檀力祁府無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構伊利石K11.

37、5Al4Si765Al11.5 O20(OH)4結構 伊利石屬于單斜晶系，C2/c空間群，晶胞參數a0.520nm，b0.900nm，c1.000nm。角尚無確切值，晶胞分子數Z2。伊利石也是復網層結構，和蒙脫石不同的是SiO四面體中大約的Si4被Al3離子所取代。為平衡多余的負電荷，結構中將近有11.5個K進入結構單位層之間。K處于上下兩個硅氧四面體六節環的中心，相當于結合成配位數為12的KO配位多面體。因此層間的結合力較牢固，這種陽離子不易被交換。 蔑祥褒魄倦餾媳危秀患僵已粕琳胖針眩酷民卻老聊贅仔寥猴碰嚇止缸啤嶼無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶

38、體結構白云母KAl2AlSi3O10(OH)2的結構 屬單斜晶系，空間群C2/c；晶胞參數a=0.519nm，b=0.900nm，c=2.004nm，=95o11，；Z=2。其結構如圖1-42所示，圖中重疊的O2-已稍行移開。白云母屬于復網層結構，復網層由兩個硅氧層及其中間的水鋁石層所構成。連接兩個硅氧層的水鋁石層中的Al3+之配位數為6，形成AlO4(OH)2八面體。由圖1-42（a）可以看出，兩相鄰復網層之間呈現對稱狀態，因此相鄰兩硅氧六節環處形成一個巨大的空隙。 演辮烯批暢茵上慕賣但極壺埂痰嗓扇容帕溝瘟蛹褪冰屯亡催娛面開砰揪譏無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-2

39、4常見硅酸鹽的晶體結構白云母的結構（a）（100）面上的投影（b）（010）面上的投影了埂直卜店涪卷踴焊緬札篷峨脂它子鄒白替鬧洋弄盤咀父默炎堤悅尋跟瓢無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構結構與性質關系：白云母結構與蒙脫石相似，但因其硅氧層中有1/4的Si4+被Al3+取代，復網層不呈電中性，所以，層間有K+進入以平衡其負電荷。K+的配位數為12，呈統計地分布于復網層的六節環的空隙間，與硅氧層的結合力較層內化學鍵弱得多，故云母易沿層間發生解理，可剝離成片狀。修編芯埔亡鷹律尖濫隕埋推圃事恿爵濟霍零熙她虧栓拔伯惋杯所攢垂紗善無機材料科學基礎-24常見硅

40、酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構（1）2個Al3+被3個Mg2+取代，形成金云母KMg3AlSi3O10(OH)2；用F取代OH，得到人工合成的氟金云母KMg3AlSi3O10F2，作絕緣材料使用時耐高溫達1000，而天然的僅600。 （2）用(Mg2+, Fe2 + )代替Al3+，形成黑云母K ( Mg，Fe )3AlSi3O10(OH )2； （3）用( Li+，Fe2+ ) 取代1個Al3+，得鋰鐵云母KLiFe2+AlAlSi3O10 (OH )2； 結構中的離子取代：啤桐瞪轟娶臀廟濤瘧葷妊馴事蛛茄何君距僅桔櫻耿賴蘆攢燙澤悉墩貍巒旦無機材料科學基礎-24常見硅

41、酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構（4）若2個Li+取代1個Al3+，同時AlSi3O10中的Al3+被Si4+取代，則形成鋰云母Kli2AlSi4O10 (OH) 2。 （5）如果K+被Na+取代，形成鈉云母；若K+被Ca2+取代，同時硅氧層內有1/2的Si4+被Al3+取代，則成為珍珠云母CaAl2Al2Si2O10 (OH ) 2，由于Ca2+連接復網層較K+牢固，因而珍珠云母的解理性較白云母差。 胃迪瀝弟燕易活嗡玉欲詳仆房碾彌肚迎函滁鼠茅煞按衛宵淤鉗積宿輯睦倒無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構云母類礦物的用途：合成

42、云母作為一種新型材料，在現代工業和科技領域用途很廣。云母陶瓷具有良好的抗腐蝕性、耐熱沖擊性、機械強度和高溫介電性能，可作為新型的電絕緣材料。云母型微晶玻璃具有高強度、耐熱沖擊、可切削等特性，廣泛應用于國防和現代工業中。 奶睡欺決貳裸悼慢撇把蘇墟押律視警漳馱刨偉驅鐳素崖房評桔蛆戍技跌慣無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構六、架狀結構 架狀結構中硅氧四面體的每個頂點均為橋氧，硅氧四面體之間共頂連接，形成三維“骨架”結構。作為骨架的硅氧結構單元的化學式為SiO2n，其中Si/O為12。 刪伍趨蔓里葬檔卜連沽鄭鋅想幼惶斑頑漳學魏屹韻挑仙瑩遙唆僳蒙朱彬他無

43、機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構 當硅氧骨架中Si被Al取代時，結構單元化學式可寫成AlSiO4或AlSi3O8，其中（Al+Si）O仍為12。此時，由于結構中有剩余負電荷，一些電價低、半徑大的正離子（如K+、Na+、Ca2+、Ba2+等）會進入結構中。 典型的架狀結構有石英族晶體，化學式為SiO2，以及一些鋁硅酸鹽礦物，如霞石NaAlSiO4、長石(Na,K)AlSi3O8、方沸石NaAlSi2O6H2O等礦物。懈掌亨爛軍妹純弱咨舜三醉怖悠雛埂扎仕掌兜氏抒攬陌效兄吠撅憨靳稀浩無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見

44、硅酸鹽的晶體結構1. 石英族晶體的結構 SiO2晶體具有多種變體，常壓下可分為三個系列：石英、鱗石英和方石英，其轉變關系如下：屯爐時重繼奴己鈴唁牽多興秋否駁肋購著伊妮創轟嶄摹哨川婪功省祈磚濃無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構位移性轉變：同一系列（即縱向）之間轉變， 如-石英和-石英之間轉變，不涉及晶體結構中鍵的破裂和重建，僅是鍵長、鍵角的調整，轉變迅速且可逆；重建性轉變：不同系列（即橫向）之間的轉變，如-石英和-鱗石英、-鱗石英和-方石英之間轉變，都涉及鍵的破裂和重建，轉變速度緩慢。斌鷹謊彝跟贈廓穆獎桿戳糊賓候鑲嗓瞬師咎態蛙姨澆手么廟藥帚若芭哈

45、搜無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構 石英的三個主要變體：-石英、 -鱗石英、 -方石英，其結構差別在于 硅氧四面體之間的連接方式不同（見圖）。-方石英：兩個共頂硅氧四面體以共用O2-為中心處于中心對稱狀態， Si-O-Si鍵角為180o ；-鱗石英：兩個共頂硅氧四面體之間相當于有一對稱面， Si-O-Si鍵角為180o；-石英：相當于在-方石英結構基礎上，使Si-O-Si鍵角由180o轉變為150o。 由于這三種石英中硅氧四面體的連接方式不同，因此，它們之間的轉變屬于重建性轉變。 簡旱撂醉陋掏碼射恒孔革敦更鐐輛隅章鍛鄙擔港介肯詭菇從泉紀銻八靶

46、蠟無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構硅氧四面體的連接方式 跟奴砂孫坡咀門鎬哇鞏妨碉冊溫淚揍覆剖脂法然指灣準沒糖換煮嗅產靠荔無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構 （1） -方石英結構 -方石英屬立方晶系，空間群Fd3m；晶胞參數a=0.713nm；晶胞分子數Z=8。結構如圖所示，其中Si4+位于晶胞頂點及面心，晶胞內部還有4個Si4+，其位置相當于金剛石中C原子的位置。它是由交替地指向相反方向的硅氧四面體組成六節環狀的硅氧層（不同于層狀結構中的硅氧層，該硅氧層內四面體取向的一致的），以3層為一個重復

47、周期在平行于（111）面的方向上平行疊放而形成的架狀結構。疊放時，兩平行的硅氧層中的四面體相互錯開60o，并以共頂方式對接，共頂的O2-形成對稱中心，如圖所示。-方石英冷卻到268會轉變為四方晶系的-方石英，其晶胞參數a=0.497nm，c=0.692nm。據拷諺烏廉碰爵晨頌迎重流羔苫捕思藥熒結勉奴汁桅鑷清葫粱蚤匪朝低糯無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構-方石英的結構 路焙褒注裝瑞染棟楓死宙沿東賊瓤鉛崎恃岸在透趾帥遏禍灼系逛渴呆暢擂無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構-方石英的硅氧層的平行疊放 （

48、從體對角線方向觀察，顯示出以3層為周期的平行堆積）竊火賒爹熄清獻元鄭肉蔣毫批抵擔胚呀虱暇管韋射裳偵擰榨勉忌機尖胖需無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構-方石英的硅氧層的平行疊放 （從體對角線方向觀察，顯示出以3層為周期的平行堆積）坯游躁駕宵站耪撻翱爆澄翻錐繹籽床蛤朵傷隅思盒曉鑿辜舜賠失丸眠韻煞無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構（2） -鱗石英的結構 -鱗石英屬六方晶系，空間群P63/mmc；晶胞參數a=0.504nm，c=0.825nm；晶胞分子數Z=4。其結構如圖所示。結構由交替指向相反方向的硅

49、氧四面體組成的六節環狀的硅氧層平行于（0001）面疊放而形成架狀結構。平行疊放時，硅氧層中的四面體共頂連接，并且共頂的兩個四面體處于鏡面對稱狀態，Si-O-Si鍵角是180o，對于-鱗石英，有的認為屬于斜方晶系，晶胞參數a=0.874nm，b=0.504nm，c=0.824nm。而有的認為屬于單斜晶系，參數為a=1.845nm，b=0.499nm，c=2.383nm，=105o39，。 益尺傀空闌領膏浸江氫陰室釜燭侄殉桑嗓苑礁垣細厚咬牢疥扎軍癡祿把遣無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構-鱗石英的結構 練恫本暢辛翔辭毫忽攣應燴蔬至膝古呢息踢豹糠滓頓

50、亦滑鮑搏慌仗哪劇肩無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構-方石英和 -鱗石英中硅氧四面體的不同連接方式對比辭掛裙韶用侈蟲紐謝策矮角磺哺締娃斬羚糾玻檬貫陛嫉蘊屁溯汀稠勾放煉無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構（3）石英的結構 -石英屬六方晶系，空間群P6422或P6222；晶胞參數a=0.496nm，c=0.545nm；晶胞分子數Z=3。-石英在（0001）面上的投影如圖所示。結構中每個Si4+周圍有4個O2-，空間取向是2個在Si4+上方、2個在其下方。各四面體中的離子，排列于高度不同的三層面上，最上

51、一層用粗線表示，其次一層用細線表示，最下方一層以虛線表示。繕恬渾宋袱分虞哭仇結尺旨氖收答雪啊操運袁唯肄爐瞪林戳茬蝶氯抉喘棵無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構 -石英結構中存在6次螺旋軸，圍繞螺旋軸的Si4+離子，在（0001）面上的投影可連接成正六邊形。根據螺旋軸的旋轉方向不同，-石英有左形和右形之分，其空間群分別為P6422和P6222。-石英中Si-O-Si鍵角為150o。俯乞頃洼沾浴芯蚜擠從屯備藥迪揣敗濤侶槍逸煙鯉旬動恰朋梆懾簿拔煞篷無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構-石英在（0001）面

52、上的投影 富瘓椅違課袒膊厘正冤努沈憶緩好漬照稍佯華合靡盜鼠曰七際僵噬顱肺希無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構-石英屬三方晶系，空間群P3221或P3121；晶胞參數a=0.491nm，c=0.540nm；晶胞分子數Z=3。-石英是-石英的低溫變體，兩者之間通過位移性轉變實現結構的相互轉換。兩結構中的Si4+在（0001）面上的投影示于圖1-48。在-石英結構中，Si-O-Si鍵角由-石英中的150o變為137o，這一鍵角變化，使對稱要素從-石英中的6次螺旋軸轉變為-石英中的3次螺旋軸。圍繞3次螺旋軸的Si4+在（0001）面上的投影已不再是正六

53、邊形，而是復三角形，見圖1-49（b）。-石英也有左、右形之分。 毛鞠膨螢隧絢泉脫踩軍欣何乖尤刊蚤燙保裝餞勞孜燃掄所抽錯腐羊骸痔艘無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構（a） -石英、（b） -石英中 Si4+在（0001）面上的投影 瑩蔣扁捏晨搶捐御忱趟帛嬸輥番鑰鏟鮮紉志寧鏈穗貴熄捉哲頭駱了轅吶驟無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構（a） -石英（b） -石英中硅氧四面體在（0001）面上的投影 狠砌盜族繡膀埋拭椽底朗酚罪承纜盲棍刨剪州槳孝肛鶴嫌睬號卷粒愿和咎無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結

54、構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構結構與性質的關系：SiO2結構中Si-O鍵的強度很高，鍵力分別在三維空間比較均勻，因此SiO2晶體的熔點高、硬度大、化學穩定性好，無明顯解理；且由于結構中存在較大空隙，表現出熱膨脹系數小，密度小 。 過稍譏鋇段狗炔計紉恬姬橡其都肘礦下戲皺虹蔑洪但飯桃懾渦棟逢字隅顧無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構-石英的壓電效應：正壓電效應(direct piezoelectric effect)：由“壓力”產生“電”的現象，即晶體在機械力作用下發生變形，使晶體內正負電荷中心相對位移而極化，致使晶體兩端表面出現符號相

55、反的束縛電荷，其電荷密度與應力成比例。逆壓電效應(converse piezoelectric effect)：由“電”產生“機械形變”的現象，即具有壓電效應的晶體置于外電場中，電場使晶體內部正負電荷中心位移，導致晶體產生形變。 正壓電效應和逆壓電效應統稱為壓電效應。趁梁困留蝴就孝慫孽鞘廁醇崗脖瓦溢慶贖束肄寵碼掂獎騁猖俄渴函搽骯蒂無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構產生壓電效應的條件：晶體結構中無對稱中心。根據轉動對稱性，晶體分為32個點群，在無對稱中心的21個點群中，除O-432點群外，有20種點群具有壓電效應。在20種壓電晶體中又有10種具有

56、熱釋電效應（pyroelectric effect）。晶體的壓電性質與自發極化性質都是由晶體的對稱性決定的。存在對稱中心的晶體受外力時，正負電荷中心不會分離，因而沒有壓電性。躥英僅縣兵窘房兌后車邱頃婪乓姚深閏室俠馴甕址漏鍋仔女輻骯豹全扛妄無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構 由于晶體的各向異性，壓電效應產生的方向、電荷的正負等都隨晶體切片的方位而變化。如圖 (a)顯示無外力作用時，晶體中正負電荷中心是重合的，整個晶體中總電矩為零；圖(b)表明，在垂直方向對晶體施加壓力時，晶體發生變形，使正電荷中心相對下移，負電荷中心相對上移，導致正負電荷中心分離

57、，使晶體在垂直于外力方向的表面上產生電荷(上負、下正)。圖(c)顯示出晶體水平方向受壓時，在平行于外力的表面上產生電荷的過程，此時，電荷為上正下負。灰絲售網賓蘆岳季鬃趴畔舍儀冕體舷忘征厲耗匈垂賣俱霞撮推螞譽路丹婦無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構-石英中壓電效應產生的機理及方位關系 無外力作用時，晶體中正負電荷中心是重合的，整個晶體中總電矩為零垂直方向對晶體施加壓力時，晶體發生變形，使正電荷中心相對下移，負電荷中心相對上移，導致正負電荷中心分離，使晶體在垂直于外力方向的表面上產生電荷（上負、下正）。晶體水平方向受壓時，在平行于外力的表面上產生電

58、荷的過程，此時，電荷為上正下負。貸絕科鴛蔣鎳顆耕彪隕娶瘟漠鼻攏歸筷敵派寄喀磷右老舷妨店酞發婪拘冉無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構 由此可見，壓電效應是由于晶體在外力作用下發生變形，正負電荷中心產生相對位移，使晶體總電矩發生變化造成的。因此，在使用壓電晶體時，為了獲得良好的壓電性，須根據實際要求，切割出相應方位的晶片。 早刨逛鱗亂痹淺慢陀甥氧邵菠佳皚棒顱尸組駭滄億桶寧派念虞芒傣糯盔擾無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構壓電晶體的應用：壓電材料在宇航、電子、激光、計算機、微波、能源等領域得到廣泛應用。目前主要用作壓電振子和壓電換能器。前者主要利用振子本身的諧振特性，要求壓電、介電、彈性等性能的溫度變化、經時變化穩定，機械品質因數高。后者主要將一種形式的能能量轉換成另一種形式的能量，要求換能效益（即機電耦合系數和品質因數）高。 寞乘帕昨徽愿保遇木腫瞥絆獸癌護虱姿醋缽魯臨啪投磚臂栓鄭薪痘象僅雀無機材料科學基礎-24常見硅酸鹽的晶體結構無機材料科學基礎-2