清华版：《材料科学基础》课程电子教案（PPT课件）2-6 硅酸盐结构简介 Silicate Structure

2、11 硅酸盐结构Silicate Structure陶瓷、耐火材料、玻璃、水泥等的主要成分均为硅酸盐，将其称为硅酸盐材料

2、11 硅酸盐结构 Silicate Structure 陶瓷、耐火材料、玻璃、水泥等的主要成 分均为硅酸盐，将其称为硅酸盐材料

1、基本结构单元硅氧四面体[Sio.]，氧为负一价四面体连接方式：共顶连接。桥氧为负二价非桥氧nonbridgingoxygenSi桥氧bridgingoxygenSi

• 硅氧四面体[SiO4 ] ，氧为负一价 • 四面体连接方式：共顶连接。桥氧为负二价 1、基本结构单元 非桥氧 nonbridging oxygen 桥氧 bridging oxygen

硅酸盐结构类型层状岛状链状骨架状311/27/202512:51:43AM

11/27/2025 12:51:43 AM 3 Silicate structure 硅酸盐结构类型 链状 骨架状

(b) Si20-6-(a)Si04(c)Si30g6（e）（Si03）,2n构成(d)Si601812-构成（f）（Si205)2-构成的的链状硅酸盐的环状硅酸盐层状硅酸盐·Si4+ O02-硅酸盐411/27/202512:51:43AM

11/27/2025 12:51:43 AM 4 硅酸盐

岛状硅酸盐（Island Silicates[SiO]4-四面体以孤岛状存在，无桥氧，结构中O/Si比值为4。每个02-一侧与1个Si4+连接，另一侧与其它金属离子相配位使电价平衡。锆石英Zr[SiO4]Y镁橄榄石Mg2[SiO4]岛状蓝晶石AlO·SiO水泥熟料中的硅酸二钙（-C,S），β-C,S和硅酸三钙（C,S）511/27/202512:51:43AM

11/27/2025 12:51:43 AM 5 岛状结构 岛状硅酸盐（Island Silicates） [SiO4 ] 4-四面体以孤岛状存在，无桥氧，结构中O/Si比值为4。 每个O2-一侧与1个Si4+连接，另一侧与其它金属离子相配位 使电价平衡。 锆石英Zr[SiO4 ] 镁橄榄石Mg2 [SiO4 ] 蓝晶石Al2O3·SiO2 水泥熟料中的硅酸二钙（-C2S)，-C2S和 硅酸三钙（C3S）

镁橄榄石MgSiO4的理想结构正交晶系晶胞参数a=0.476nm，b=1.021nm，c=0.599nm晶胞分子数Z=402-离子近似于六方最紧密堆积排列Si4+离子填于四面体空隙的1/8Mg2+离子填于八面体空隙的1/2每个[SiO]四面体被[MgOJ八面体所隔开呈孤岛状分布611/27/202512:51:43AM

11/27/2025 12:51:43 AM 6 镁橄榄石Mg2SiO4 的理想结构 正交晶系 晶胞参数a=0.476nm，b=1.021nm， c=0.599nm 晶胞分子数Z=4 O2-离子近似于六方最紧密堆积排列 Si4+离子填于四面体空隙的1/8 Mg2+离子填于八面体空隙的1/2 每个[SiO4 ]四面体被[MgO6 ]八面体所 隔开 呈孤岛状分布

(100)R面上的投影图立体侧视图(001）面上的投影图镁橄榄石结构11/27/202512:51:43AM

11/27/2025 12:51:43 AM 7 (100) 面上的 投影图 (001)面上的 投影图 立体 侧视图 镁橄榄石结构

结构中的同晶取代镁橄榄石中的Mg2+可以被Fe2+以任意比例取代全取代即形成橄榄石（Fe,Mg1-x）2SiO,固溶体。铁橄榄石Fe2SiO钙镁橄榄石CaMgSiO橄榄石8

橄榄石 8 结构中的同晶取代 钙镁橄榄石CaMgSiO4 结构中的同晶取代 镁橄榄石中的Mg2+可以被Fe2+以任意比例取代， 形成橄榄石（FexMg1-x）2SiO4固溶体。全取代即 铁橄榄石Fe2SiO4

结构与性质的关系结构中每个02-离子同时和1个[SiO.]和3个[MgO,]相连接，晶体结构稳定。Mg-O键和Si-O键都比较强，镁橄榄石表现出较高的硬度，熔点达到1890℃，是镁质耐火材料的主要矿物。结构中各个方向上键力分布比较均匀，橄榄石结构没有明显的解理，破碎后呈现粒状911/27/202512:51:43AM

11/27/2025 12:51:43 AM 9 结构中每个O2-离子同时和1个[SiO4 ]和3个[MgO6 ]相 连接，晶体结构稳定。 结构与性质的关系 结构中各个方向上键力分布比较均匀，橄榄石 结构没有明显的解理，破碎后呈现粒状。 Mg-O键和Si-O键都比较强，镁橄榄石表现出较高 的硬度，熔点达到1890ºC，是镁质耐火材料的主要 矿物

环状和链状硅酸盐（RingandChainSilicates每个[SiO,l四面体含有两个桥氧时，可形成环状和单链状结构的硅酸盐，此时O/Si比值为3。也可以形成双链结构，此时桥氧的数目为2和3相互交错，O/Si比值为2.75。单器四元环三元环六元环Si00双链1011/27/202512:51:43AM

11/27/2025 12:51:43 AM 10 含成对有限硅氧团和环状有限硅氧团 结构 环状和链状硅酸盐（Ring and Chain Silicates） 每个[SiO4 ]四面体含有两个桥氧时，可形成环状和单 链状结构的硅酸盐，此时O/Si比值为3。也可以形成 双链结构，此时桥氧的数目为2和3相互交错，O/Si 比值为2.75