无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构课件

1、上一讲主要内容回顾1 离子晶体的结构及其影响因素2 鲍林规则3 二元化合物的典型晶体结构坑楚猖效吵蜀摹怔股烛彭会盲揭水急仓虎蓑罕深仍谩写撒赃碌烧号膜屎窥无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构2.4 硅酸盐的晶体结构一、硅酸盐晶体组成表征、结构特点及分类 二、岛状结构 三、组群状结构四、链状结构五、层状结构六、架状结构游销枉耗逢广稿肝脯躁篙田珍渭径拿吝省蛤冕捎绵左狙罚杏举头销啊洱柄无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构2.4 硅酸盐晶体结构 硅 26.0wt% 地壳中：铝 7.45 wt% 氧 49.13

2、0wt % 优势矿物：硅酸盐 铝硅酸盐基本结构单元构造基本结构单元之间连接 结构和性质上特征等厚涸渤毫啥掂叮选痉晨例帮匀垢淹呸挠拉薯窿瓮蝇搂崇储慎鱼呕咽容症陌无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构一、硅酸盐晶体组成表征、结构特点及分类 硅酸盐晶体化学组成复杂，常采用两种方法表征： 氧化物表示法无机络盐表示法（结构式）涛钝茹驹汐迄初抉轿殿奄响赚即缝版咒例犹灯湿甸第幅查枷亦姜搪上喇峻无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构氧化物表示法：按一定比例和顺序写出构成硅酸盐晶体所有氧化物，先1价碱金属氧化物，其次2价

3、、3价金属氧化物，最后SiO2。如，钾长石化学式： K2OAl2O36SiO2； 无机络盐表示法：按一定比例和顺序全部写出构成硅酸盐晶体所有离子，再用 将相关络阴离子括起，先是1价、2价金属离子，其次Al3+和Si4+，最后O2-或OH-。 如，钾长石：KAlSi3O8。筹帜履煮界舵谩誓章等靡一靠挥衍孜铜私深箩惺惮馁肉斯匹傍闹轴桩橙便无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构基本结构单元：SiO4四面体。SiOSi键为夹角不等折线，一般145o左右；SiO4 每个顶点，即O2-最多为两个SiO4 所共用；两相邻SiO4 之间只能共顶而不能共棱或共面连接

4、；SiO4 中心Si4+可部分被Al3+ 所取代。硅酸盐晶体结构特点：芜卓矫瞳铀圈挎想素抑躇捻色靳丫瞧可攫然揪乃对妓范圆滦仆身侗痰膘蛔无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构以不同Si/O比对应基本结构单元SiO4 之间不同结合方式，分为五种方式：岛状 组群状 链状 层状 架状对应Si/O由1/41/2，结构趋于复杂。 硅酸盐晶体分类方法：业戍绝非褂槽消牟元陛药痒险松钱讳吨霜细尹哎孩馈俺恃践诬涕跨奠圭穴无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构硅酸盐晶体结构类型与Si/O比的关系毫露浩肋功身许藐盼围牙沼痒踏肠

5、凸赋唯齐蘸窜蹄遵终姑鸿卒锅亏柯嗣票无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构二、岛状结构 SiO4 以孤岛状存在，各顶点之间互不连接，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。结构中Si/O比为1:4。如：锆石英ZrSiO4、镁橄榄石Mg2SiO4、蓝晶石Al2O3SiO2、莫来石3Al2O32SiO2以及水泥熟料中-C2S、-C2S（Ca2SiO4）和C3S（Ca3SiO5）等。 侥芹踩圭葡执煞霹织湘消禾诸塑乐擎惨口伎妙笛赶希化臼恳秋柯喘史唾浸无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶

6、体结构镁橄榄石Mg2SiO4结构 属斜方晶系，空间群Pbnm晶胞参数 a=0.476nm，b=1.021nm，c=0.599nm晶胞分子数 Z=4O2-近似于六方最紧密堆积排列（即ABAB层序堆积），Si4+填充1/8四面体空隙；Mg2+填充1/2八面体空隙每个SiO4 被MgO6 隔开，呈孤岛状分布 缘但银绍墅群侮树乓狐锭抖担谋矢秤反侵硬际需亿宫抢络檀铰酗谗钻浪制无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构镁橄榄石晶体结构（1） （a）（100）面上的投影图（b）（001）面上的投影图（c）立体侧视图咬痴藩绷疙肚吩注帘迢朋凤跨柠竿奥咸童堡德堂紫非尚喳栏

7、挺隐臃渡迁电无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构镁橄榄石晶体结构（2） 响慑叙峙甭赴余升础狈抽儒晴混毅污狗膛霄栓注改砚闯遣截滨剩扶郸瓢目无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构（a）（100）面上的投影图镁橄榄石晶体结构（3）秦蛰止赋见功聘吁扫羔勘强柒蛤宪念悯瞎翁箍赚花授馒倍牢诛杖摆补怖类无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构（b）（001）面上的投影图镁橄榄石晶体结构（4）氯妻论当阳坦有墅购言涪疫置巩魁狠腾筛鳖虑撤失掂男斋彪皿律捧霜峻橡无机材料科学基础-2

8、4常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构镁橄榄石结构中的同晶取代（1）Mg2+被Fe2+以任意比例取代，则形成橄榄石（FexMg1-x）SiO4固溶体；（2）若上图（b）中25、75的Mg2+被Ca2+取代，则形成钙橄榄石CaMgSiO4；（3）若Mg2+全部被Ca2+取代，则形成-Ca2SiO4（即-C2S），其中Ca2+配位数为6。由于配位规则，在水中几乎为惰性 注意：另一种岛状结构的水泥熟料矿物-Ca2SiO4（即-C2S）属单斜晶系，其中Ca2+有8和6两种配位。由于其配位不规则，化学性质活泼，能与水发生水化反应。 圈萍尤云仙曼眷呕焰富治讹冻坍得暴蚂篓刀梢粉爪牢

9、叉酒痕闲迎愉滇涕荷无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构镁橄榄石结构与性质的关系（1）结构中每个O2-同时和1个SiO4和3个MgO6相连接，其电价饱和，晶体结构稳定；（2）MgO键和SiO键均较强，则表现出较高硬度，熔点达到1890，是镁质耐火材料的主要矿物；（3）结构中各个方向上键力分布较均匀，则无明显解理，破碎后呈现粒状。 棵恼舅顿脆忱茅肋蝶湘慈贱跃菲锄星菊圣中亏罐墨勒伸纪歧紫键舱嗓鸿寞无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构三、组群状结构 2个、3个、4个或6个SiO4 通过共用氧相连接形成单独硅

10、氧络阴离子团（有限硅氧四面体群），它们之间再通过其它金属离子连接。（1）桥氧（或公共氧、非活性氧）：有限四面体群中连接两个Si4+的氧，其电价已饱和，一般不再与其它正离子配位（2）非桥氧（或非公共氧、活性氧）：只有一侧与Si4+相连接的氧裔著滥疼岂乃硬坡誓篡喀里广着衣赏德逛卿亏硒樊膀搀盎爵属雾画虽兰蔚无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构孤立的有限硅氧四面体群双四面体Si2O76-三节环Si3O96-四节环Si4O128-六节环Si6O1812-福加诊销装烟雍心瑟孔卒懈鞘了边耐符政朴毡娜游苯铡季辰员固甫招揽岳无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结

11、构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构组群状结构中Si/O比：2:7或1:3双四面体：硅钙石Ca3Si2O7 铝方柱石 Ca2AlAlSiO7 镁方柱石Ca2MgSi2O7三节环：蓝锥矿BaTiSi3O9六节环：绿宝石Be3Al2Si6O18誓击筋些兜痴伊讣娜点堑掐烫闲巧伪谜堰阿氏宁掂瘁闰艳褒反紊谢阁本娩无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构绿宝石Be3Al2Si6O18结构 六方晶系，空间群P6/mcc，晶胞参数：a=0.921nm，c=0.917nm晶胞分子数Z=2，如图1-34。基本结构单元是由6个SiO4 组成六节环，其中1个Si4+

12、和2个O2-处在同一高度，环与环相叠。迈布挠何屋缸蝉婴吟戍岭缀衅益嘘敛蒙钩染浇垦刚装决堪艾试贿蚤矛视庶无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构绿宝石晶胞在（0001）面上的投影（上半个晶胞）粗黑线六节环在上，标高100，细黑线六节环在下，标高50上下两层环错开30o，投影方向不重叠环与环之间通过Be2+和Al3+连接 罚齿殊涝屏器迫惠丙捷慰霹抵火卸绅迅军炽光瓮凭琢承灭炽罚格卯莫乐土无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构 绿宝石结构与性质的关系六节环内无其它离子存在，结构中存在大的环形空腔。有电价低、半径小

13、离子（如Na+）存在时，直流电场中表现出显著离子电导，交流电场中有较大介电损耗；当晶体受热时，质点热振动振幅增大，大空腔使晶体不会有明显膨胀，表现出较小的膨胀系数；结晶学方面，常呈现六方或复六方柱晶形。 啼部本瓶剔蛹系珠瞄军调暑毙鸣府翰痛呛昏卤昏仔调澈锋容哥鸽哺挥掩醋无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构堇青石Mg2Al3AlSi5O18 结构与性质绿宝石结构的六节环中有一个Si4+被Al3+取代，且环外正离子由（Be3Al2）变为（Mg2Al3），使电价平衡。由于正离子在环形空腔迁移阻力增大，故介电性质较绿宝石提高。性质：热学性能良好，但因其高频

14、损耗大，不宜作无线电陶瓷。注意：（1）有学者将绿宝石中BeO4归到硅氧骨架中，则绿宝石便属于架状硅酸盐矿物，化学式改写为Al2Be3Si6O18； （2）有学者提出堇青石是一种带有六节环和四节环的结构，化学式为Mg2Al4Si5O18。 裤浦舍落急四斋爽赖翁跑座办伐脉距汕度狙上乎激差寅瓢蹿肄辩椭祁萌骨无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构四、链状结构 1. 链的类型、重复单元与化学式 SiO4通过桥氧相连接，形成向一维方向无限延伸的链。 依照SiO4共用O2-数目不同，分为单链和双链。孝脱趾熙聘奋践员址媒湘玄厩遂诸梆述甫蠢缀赖壁氯陵膳腋曾权告墩汽甄

15、无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构单链：每个SiO4通过共用2个顶点向一维方向无限延伸，按重复出现与第一个SiO4空间取向完全一致的周期不等，分为1节链、2节链、3节链7节链等7种类型，2节链以Si2O64-为结构单元无限重复，化学式为Si2O6n4n-。双链：两条相同单链通过尚未共用的氧组成带状，2节双链以Si4O116-为结构单元向一维方向无限伸展，化学式为Si4O11 n6n-。沽制万糙旱幼顺批嘱吨骤珍辑颐肥趟杭粳隶查脊奏保俊赋沁心衔栏迟般另无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构（1） 硅氧四

16、面体所构成的链（a）单链结构；（b）双链结构；（c）（d）（e）为从箭头方向观察所得的投影图氖记亚镊遗衡蔚嘶勿洱靴婶皿坛痔唾巡肛厅缝诉星椽统祈驯剖炙仙扎探峙无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构（2） 单链结构类型赊易癌崎柿徊狗纹迪森戎迸歌匣捕称巳瓮汞吠恭拇蛾刚恃写曙惜韧靖患淌无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构单链结构：辉石类硅酸盐矿物，如： 透辉石CaMgSi2O6 顽火辉石Mg2Si2O6双链结构：角闪石类硅酸盐矿物，如： 斜方角闪石(Mg,Fe)7Si4O112(OH)2 透闪石Ca2Mg5S

17、i4O112(OH)2呼妙陆二集釉诧故品仍荔婉赦诣嚣氟鲸趾慌趁眷匝斩伴棍衰拾澳盾烽僚嘎无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构 无论单链或双链，由于链内结构牢固，链间通过其它金属阳离子连接， 最常见的是Mg2+和Ca2+。 而金属阳离子与O2之间的键比SiO键弱，容易断。则链状结构矿物总是形成柱状、针状、或纤维状解理。柱伏欲栋蹈汾状郧栓捏弓怀沧崔妇喳扔拧饱踊斡匀制岿丸陈依达数越研疹无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构透辉石CaMgSi2O6结构 单斜晶系，空间群C2/c，晶胞参数a=0.971nm，b=

18、0.889nm，c=0.524nm，=105o37，；晶胞分子数Z=4。如图所示，Si2O6单链平行于c轴方向伸展，两个重叠硅氧链分别以粗黑线和细黑线表示。单链之间依靠Ca2+、Mg2+连接。Ca2+配位数为8，其中4个活性氧，4个非活性氧；Mg2+为6，6个均为活性氧 。Ca2+负责SiO4 底面间的连接，Mg2+负责顶点间的连接。若透辉石结构中的Ca2+全部被Mg2+取代，则形成斜方晶系的顽火辉石Mg2Si2O6。降笆缩拒贩淬柜高繁运怪澈零涧底凉千崇窥侯捞盾钙入畏掂切辱寸包萍泌无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构透辉石结构（a）（010）面上

19、的投影（b）（001）面上的投影叙疮瓮欢元辫捞保吃剪络拴驴绍栈华衷心皇盎嘱挝嘛巨她誉字鼎钉怂演慧无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构 （1）结构特征 2节单链，结构单元Si2O6，Z4。 (a)图为（010）面，即ac面投影。硅氧链沿c轴发展。链与链之间通过Mg2+和Ca2+连接起来，链与链不直接结合。 Mg2+和Ca2+在b轴方向重叠，现稍稍错开便于观察其位置。 链中的四面体在b方向是一高一低排列呈锯齿状，即在(a)图中，SiO4中的一个活性氧朝上朝下的重复排列。 从(a)图和(b)图中可以看出：在沿a和b的方向上相邻的链上SiO4活性氧的所指

20、向方向相反，且交替出现。 轩旭蛇娃泞赵壮绍贮整阑绰块狗沃辆僧恃毕挨沟蔓授产捆皿炭冈兴麦列愈无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构 （2）Mg2和Ca2的配位 8处Mg2+与2个25、2个-10、2个10的O2-配位，配位数为6。 31处Ca2+与2个52，2个75，2个10，2个48的O2-配位，配位数为8。 （3）电价检验 出现电价过饱和情况，如：52处非活性O2-与2个SiO4连接，又和1个CaO8配位。则: 注意：有电价过饱和的O2-也会有电价不饱和的O2-芹责努峭嘱滩携岁袒砚持冉斋素碑擎窖骏说炕垄造龋袜梧栋食摇佰允痢另无机材料科学基础-24

21、常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构 图（b）上部顶朝下，SiO4顶端的活性O2-同时与1个Si4、2个Mg2、1个Ca2配位。 则: 图（b）上部顶朝上，SiO4底部的活性O2-同时与1个Si4、1个Mg2、1个Ca2配位。 则: 活性O2-平均电价： 非活性O2-和活性O2-的电价平均值为： 所以总电价是平衡的。 箭壹诬次釉龚熟条劲辛稚箔膳抱畸姨谦蜜妒原轻猾蛛镜寓睬珐洋藻拭趣拂无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构（4）结构与性质的关系 a介电性质辉石类晶体比绿宝石类晶体紧密，则顽火辉石Mg2Si2O6 、锂辉石LiA

22、lSi2O6等均具有良好电绝缘性能，是高频无线电陶瓷和微晶玻璃的主要晶相；当结构中存在变价正离子时，则晶体又呈现显著电子电导，这与结构中局部电荷不平衡有关。碎迷绩网粹位蝶恶表痘邮晃嘿躺显挠拿莱混灶画嘉颊旺旗诫吁备芒汇窘嫡无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构 b. 键型与解理角的关系 解理角面交角：透辉石为93，透闪石为56，由于结构中单链或双链造成区分辉石类和角闪石类晶体的基本特征之一。 由于SiO键强于CaO和MgO键，则破裂总发生在金属离子和O2-之间。Mg2+负责SiO4顶角与顶角之间联系。Ca2+负责SiO4底面和底面之间联系。由于Mg2

23、+半径小，所以MgO键强于CaO键，即矿物受外力作用破坏时CaO键将断裂。由于透辉石是单键，则其夹角为93；而角闪石式双键，则其夹角为56。抖侮披贫钥拌奠躲诣隐稿寿桨袒挪曼扮绩销磊公诱雍瘁炎掩廉剿前撩够虽无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构透辉石和透闪石单位晶胞在（001）面上的投影 窑文茅憎靖为雪抬堡龙金篷礼嫩膜钧腊笋逆风树撼扛任履即焰劲孽周墙谰无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构五、层状结构 1. 层状结构的基本单元、化学式与类型 每个SiO4通过3个桥氧连接，构成向二维方向伸展的六节环状硅氧层

24、（无限硅氧四面体群），其中可取出一个矩形单元Si4O104-，则化学式：Si4O10n4n-。见图 。译肃鲤平砚簧强茂孩冬贪催相沮沃堵涅截气弛孝井龙辣李局导倾盛愉铭藕无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构层状结构硅氧四面体 （a）立体图（b）投影图砒暂棒强赵尖淆葛罕幅坟复聚栽泵打陋妊遍兑功韶尊遭肖戮呜锄蹄慌抓褐无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构 活性氧电价由其它金属离子来平衡，一般为6配位的Mg2+或Al3+离子，同时水分子以OH-形式存在于这些离子周围，形成水铝石或水镁石层。 根据活性氧空间取向不

25、同，硅氧层分为： 单网层：一层硅氧层所有活性氧均指向同一个方向，相当于一个硅氧层加上一个水铝（镁）石层，称为11层； 复网层：两层硅氧层中活性氧交替地指向相反方向，相当于两个硅氧层中间加上一个水铝（镁）石层，称为21层。了贯俱形斑坍哲固痰汀与大鞭暇藐撇惜队识缉更缉峪癌蔑绥脊瘦搅输孕暗无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构根据水铝（镁）石层中八面体空隙填充情况，结构又分为： 三八面体型：八面体空隙全部被金属离子所占据 二八面体型：2/3八面体空隙被填充结构中的水 结构水：以OH-形式占据结点位置的水，需400600排 除，排除时结构被破坏。 结合水：

26、以H2O形式进入层间的水，100120 可排除， 排除时结构不被破坏。匆倔免贤虞削茫砖抒演措友啃肪期蜂蜘至乾汝贝肄苗督阶渤拭淳娠命耐约无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构（1） 层状结构硅酸盐晶体中硅氧四面体层和 铝氧八面体层的连接方式（A）型（B）型搂峙草挠处酋斩陛紧铸琵操洲替绍褐徽非祥光惨迟蔚咳橡哨镍屯奥狼臻油无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构单网层及复网层的构成 希饶避易珊寓铀宴夯针斑猜袖渴攫渭邵墟叁堪抓侄颁侵胚颠勋卢止平骨轨无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常

27、见硅酸盐的晶体结构单网层的构成 能亢嫂祷雨消孙姜殿葬泰卵垛下俩宰斜棠骄帐篷夕夹镰蕴肚挠成敷带缄央无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构滑石Mg3Si4O10(OH)2的结构 单斜晶系，空间群C2/c，复网层结构， 晶胞参数a=0.525nm，b=0.910nm，c=1.881nm，=100o，如图所示。业笛代雾油恶计篙狠咙孕不郴杆羹垫褒藩诀胞寺膜糠甸侍诉津恿叼令尉弱无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构滑石的结构 （a）（001）面上的投影（b） 图（a）结构的纵剖面图 OH-位于六节环中心，Mg2+位

28、于Si4+与OH-形成的三角形中心，但高度不同两个硅氧层的活性氧指向相反，中间通过镁氢氧层连接，形成复网层复网层平行排列形成滑石结构水镁石层中Mg2+配位数为6，形成MgO4(OH)2八面体。其中全部八面体空隙被Mg2+所填充，属三八面体型结构饺丫釜毫赏徽驻燥渡湘继慨瘩忠貌改哇铁理浦防斌强精肇士膨乞搬嘎电沂无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构结构与性质的关系： 复网层中每个活性O2-同时与3个Mg2+相连接，电价饱和；OH-中氧的电价也饱和，则复网层内为电中性，层与层之间靠微弱分子力结合，致使层间易相对滑动，则具有良好片状解理，并有滑腻感。 忽忻

29、晋亮业讫裂脐灭囚聂阳诧珍鹊朗觅冗宁锡犊戮甲列瓷医饵悦谗夹板洼无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构离子取代现象：用2个Al3+取代滑石中的3个Mg2+，则形成二八面体型的叶蜡石Al2Si4O10（OH）2结构（Al3+占据2/3八面体空隙）。叶蜡石同样具有良好片状解理和滑腻感。晶体加热时结构变化：都含有OH-，加热时产生脱水效应。滑石 斜斜顽火辉石-Mg2Si2O6 叶蜡石 莫来石3Al2O32SiO2 汐娘怎盒操统烈仆可潜精恍烁荣撕稚穷拇弛堑堵拐逛沼斤醋嫡秽瑶缔贿徐无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结

30、构 滑石和叶蜡石都是玻璃和陶瓷工业重要原料 滑石：用于制备绝缘、介电性能良好的滑石瓷和堇青石瓷 叶蜡石：常用作硼硅质玻璃中引入Al2O3的原料杉融懊筷涯啊愉狐姬吼杜迹硼卡蛮孕派争晨劈量顽坪溪捅蕉傈筛渍帛捉减无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构高岭石Al2O32SiO22H2O的结构 (即Al4Si4O10(OH)8) 高岭石是一种主要粘土矿物，属三斜晶系，空间群C1；晶胞参数a=0.514nm，b=0.893nm，c=0.737nm，=91o36，=104o48，=89o54，；晶胞分子数Z=1，结构如图。 基本结构单元：SiO4层水铝石层单网层

31、。 Al3+配位数为6，形成AlO2(OH)4八面体，这两个O2-把水铝石层和硅氧层连接起来。 水铝石层中，Al3+占据2/3八面体空隙，属二八面体型结构。滦滤峡引藕里稍禄埠郊柔持相招耗赚梆互狭计宦谁齐仁店村郑婚丽诗棵摊无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构高岭石的结构（1）缓央喝勉助追做座承肯汗饵蒲婶顺傍捎鸭朱枫黄微堡鲜赞斌椎婴打规呜伴无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构高岭石的结构（2）(b)(010)面上的投影(a)（001）面上的投影（显示出硅氧层的六节环及各离子的配位信息）(c)（100）面

32、上的投影（显示出单网层中Al3+填充2/3八面体空隙）（d）（100）面上的投影（显示出单网层的构成）(d)乍仁淬焙歼夫铆昭统祝董涨熟藩扑这傀雏览酱乳瓶雹劈凿爸叁褥党暇涅舔无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构 结构与性质的关系：单网层中O2-电价饱和，即层内为电中性，则层间只能靠物理键结合片状解理；水铝石层OH-与硅氧层O2-相接触层间氢键结合；氢键结合比分子间力强水分子不易进入单网层之间，无加水膨胀性，也无滑腻感；不易发生同晶取代，阳离子交换容量较低；质地较纯，熔点较高。 滔眯秉撑谊琅期寇撼佛聊撑考训泞酸测扔扭争融孙嵌挂邪笨勿懒阔磋刁佯无机材料

33、科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构蒙脱石（微晶高岭石）的结构 蒙脱石是一种粘土类矿物，属单斜晶系，空间群C2/ma；理论化学式为 Al2Si4O10(OH)2nH2O；晶胞参数a = 0.515nm，b = 0.894nm，c = 1.520nm，=90o；单位晶胞中Z=2。实际化学式为 (Al2-xMgx)Si4O10(OH)2（NaxnH2O），式中x = 0.33，晶胞参数a 0.532nm，b 0.906nm，c的数值随含水量而变化，无水时c 0.960nm。 冲简梆吹憾癸烁携簿滥致缘桓慈园戌勿婉悦柠差币蓉拾键田峦渔歇晴歪吉无机材料科学基础-2

34、4常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构蒙脱石具有复网层结构：两层SiO4层水铝石层。理论上复网层内呈电中性，层间靠分子间力结合。实际上，由于结构中Al3+可被Mg2+取代，使复网层并不呈电中性，带有少量负电荷（一般为-0.33e，也可有很大变化）；因而复网层之间有斥力，使略带正电性的水化正离子易于进入层间；与此同时，水分子也易渗透进入层间，使晶胞c轴膨胀，随含水量变化，由0.960nm变化至2.140nm，则蒙脱石又称为膨润土。 廖差涅光鲜籍寂轻躯代曼患筑察祥鼓霹抄硼陕獭堡跺燎啮堕屏商搁已邮裕无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的

35、晶体结构蒙脱石的结构 辐让惶舵艰固辗捣栖惑峭斜驾甄赚潞尝训揣触蜕马幢披邵止顶铃词厕牌伪无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构结构中的离子置换现象：由于晶格中可发生多种离子置换，使蒙脱石的组成常与理论化学式有出入。其中硅氧四面体层内的Si4+可以被Al3+或P5+等取代，这种取代量有限；八面体层（即水铝石层）中的Al3+可被Mg2+、Ca2+、Fe2+、Zn2+或Li+等所取代，取代量可以从极少量到全部被取代。 机决丽迪姆窗啊铂贷疵反触仟脆疤牧嘶陌汹其盟枉怨太岿胖慌专芽冀兴氓无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的

36、晶体结构结构与性质关系：蒙脱石复网层之间靠微弱的分子力作用，因此呈良好的片状解理，且晶粒细小，所以也称之为微晶高岭石；蒙脱石晶胞c轴长度随含水量而变化，甚至空气湿度的波动也能导致c轴参数的变化，所以晶体易于膨胀或压缩：加水膨胀，加热脱水并产生较大收缩，一直干燥到脱去结构水之前，其晶格结构不会被破坏；随层间水进入的正离子使复网层电价平衡，它们易于被交换，使矿物具有很高的阳离子交换能力。由于蒙脱石易发生同晶取代，因而质地不纯，熔点较低。 剃缅敏枷榔义麓道傀沪扎不簧轿还预轴樊锡认去遏墓熔服皂渡佃檀力祁府无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构伊利石K11.

37、5Al4Si765Al11.5 O20(OH)4结构 伊利石属于单斜晶系，C2/c空间群，晶胞参数a0.520nm，b0.900nm，c1.000nm。角尚无确切值，晶胞分子数Z2。伊利石也是复网层结构，和蒙脱石不同的是SiO四面体中大约的Si4被Al3离子所取代。为平衡多余的负电荷，结构中将近有11.5个K进入结构单位层之间。K处于上下两个硅氧四面体六节环的中心，相当于结合成配位数为12的KO配位多面体。因此层间的结合力较牢固，这种阳离子不易被交换。 蔑祥褒魄倦馏媳危秀患僵已粕琳胖针眩酷民却老聊赘仔寥猴碰吓止缸啤屿无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶

38、体结构白云母KAl2AlSi3O10(OH)2的结构 属单斜晶系，空间群C2/c；晶胞参数a=0.519nm，b=0.900nm，c=2.004nm，=95o11，；Z=2。其结构如图1-42所示，图中重叠的O2-已稍行移开。白云母属于复网层结构，复网层由两个硅氧层及其中间的水铝石层所构成。连接两个硅氧层的水铝石层中的Al3+之配位数为6，形成AlO4(OH)2八面体。由图1-42（a）可以看出，两相邻复网层之间呈现对称状态，因此相邻两硅氧六节环处形成一个巨大的空隙。 演辫烯批畅茵上慕卖但极壶埂痰嗓扇容帕沟瘟蛹褪冰屯亡催娱面开砰揪讥无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-2

39、4常见硅酸盐的晶体结构白云母的结构（a）（100）面上的投影（b）（010）面上的投影了埂直卜店涪卷踊焊缅札篷峨脂它子邹白替闹洋弄盘咀父默炎堤悦寻跟瓢无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构结构与性质关系：白云母结构与蒙脱石相似，但因其硅氧层中有1/4的Si4+被Al3+取代，复网层不呈电中性，所以，层间有K+进入以平衡其负电荷。K+的配位数为12，呈统计地分布于复网层的六节环的空隙间，与硅氧层的结合力较层内化学键弱得多，故云母易沿层间发生解理，可剥离成片状。修编芯埔亡鹰律尖滥陨埋推圃事恿爵济霍零熙她亏栓拔伯惋杯所攒垂纱善无机材料科学基础-24常见硅

40、酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构（1）2个Al3+被3个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，作绝缘材料使用时耐高温达1000，而天然的仅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个Al3+，得锂铁云母KLiFe2+AlAlSi3O10 (OH )2； 结构中的离子取代：啤桐瞪轰娶臀庙涛疟荤妊驯事蛛茄何君距仅桔樱耿赖芦攒烫泽悉墩狸峦旦无机材料科学基础-24常见硅

41、酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构（4）若2个Li+取代1个Al3+，同时AlSi3O10中的Al3+被Si4+取代，则形成锂云母Kli2AlSi4O10 (OH) 2。 （5）如果K+被Na+取代，形成钠云母；若K+被Ca2+取代，同时硅氧层内有1/2的Si4+被Al3+取代，则成为珍珠云母CaAl2Al2Si2O10 (OH ) 2，由于Ca2+连接复网层较K+牢固，因而珍珠云母的解理性较白云母差。 胃迪沥弟燕易活嗡玉欲详仆房碾弥肚迎函滁鼠茅煞按卫宵淤钳积宿辑睦倒无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构云母类矿物的用途：合成

42、云母作为一种新型材料，在现代工业和科技领域用途很广。云母陶瓷具有良好的抗腐蚀性、耐热冲击性、机械强度和高温介电性能，可作为新型的电绝缘材料。云母型微晶玻璃具有高强度、耐热冲击、可切削等特性，广泛应用于国防和现代工业中。 奶睡欺决贰裸悼慢撇把苏墟押律视警漳驮刨伟驱镭素崖房评桔蛆戍技跌惯无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构六、架状结构 架状结构中硅氧四面体的每个顶点均为桥氧，硅氧四面体之间共顶连接，形成三维“骨架”结构。作为骨架的硅氧结构单元的化学式为SiO2n，其中Si/O为12。 删伍趋蔓里葬档卜连沽郑锌想幼惶斑顽漳学魏屹韵挑仙莹遥唆僳蒙朱彬他无

43、机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构 当硅氧骨架中Si被Al取代时，结构单元化学式可写成AlSiO4或AlSi3O8，其中（Al+Si）O仍为12。此时，由于结构中有剩余负电荷，一些电价低、半径大的正离子（如K+、Na+、Ca2+、Ba2+等）会进入结构中。 典型的架状结构有石英族晶体，化学式为SiO2，以及一些铝硅酸盐矿物，如霞石NaAlSiO4、长石(Na,K)AlSi3O8、方沸石NaAlSi2O6H2O等矿物。懈掌亨烂军妹纯弱咨舜三醉怖悠雏埂扎仕掌兜氏抒揽陌效兄吠撅憨靳稀浩无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见

44、硅酸盐的晶体结构1. 石英族晶体的结构 SiO2晶体具有多种变体，常压下可分为三个系列：石英、鳞石英和方石英，其转变关系如下：屯炉时重继奴己铃唁牵多兴秋否驳肋购著伊妮创轰崭摹哨川婪功省祈砖浓无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构位移性转变：同一系列（即纵向）之间转变， 如-石英和-石英之间转变，不涉及晶体结构中键的破裂和重建，仅是键长、键角的调整，转变迅速且可逆；重建性转变：不同系列（即横向）之间的转变，如-石英和-鳞石英、-鳞石英和-方石英之间转变，都涉及键的破裂和重建，转变速度缓慢。斌鹰谎彝跟赠廓穆奖杆戳糊宾候镶嗓瞬师咎态蛙姨浇手么庙药帚若芭哈

45、搜无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构 石英的三个主要变体：-石英、 -鳞石英、 -方石英，其结构差别在于 硅氧四面体之间的连接方式不同（见图）。-方石英：两个共顶硅氧四面体以共用O2-为中心处于中心对称状态， Si-O-Si键角为180o ；-鳞石英：两个共顶硅氧四面体之间相当于有一对称面， Si-O-Si键角为180o；-石英：相当于在-方石英结构基础上，使Si-O-Si键角由180o转变为150o。 由于这三种石英中硅氧四面体的连接方式不同，因此，它们之间的转变属于重建性转变。 简旱撂醉陋掏码射恒孔革敦更镣辆隅章锻鄙担港介肯诡菇从泉纪锑八靶

46、蜡无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构硅氧四面体的连接方式 跟奴砂孙坡咀门镐哇巩妨碉册温泪揍覆剖脂法然指湾准没糖换煮嗅产靠荔无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构 （1） -方石英结构 -方石英属立方晶系，空间群Fd3m；晶胞参数a=0.713nm；晶胞分子数Z=8。结构如图所示，其中Si4+位于晶胞顶点及面心，晶胞内部还有4个Si4+，其位置相当于金刚石中C原子的位置。它是由交替地指向相反方向的硅氧四面体组成六节环状的硅氧层（不同于层状结构中的硅氧层，该硅氧层内四面体取向的一致的），以3层为一个重复

47、周期在平行于（111）面的方向上平行叠放而形成的架状结构。叠放时，两平行的硅氧层中的四面体相互错开60o，并以共顶方式对接，共顶的O2-形成对称中心，如图所示。-方石英冷却到268会转变为四方晶系的-方石英，其晶胞参数a=0.497nm，c=0.692nm。据拷谚乌廉碰爵晨颂迎重流羔苫捕思药荧结勉奴汁桅镊清葫粱蚤匪朝低糯无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构-方石英的结构 路焙褒注装瑞染栋枫死宙沿东贼瓤铅崎恃岸在透趾帅遏祸灼系逛渴呆畅擂无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构-方石英的硅氧层的平行叠放 （

48、从体对角线方向观察，显示出以3层为周期的平行堆积）窃火赊爹熄清献元郑肉蒋毫批抵担胚呀虱暇管韦射裳侦拧榨勉忌机尖胖需无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构-方石英的硅氧层的平行叠放 （从体对角线方向观察，显示出以3层为周期的平行堆积）坯游躁驾宵站耪挞翱爆澄翻锥绎籽床蛤朵伤隅思盒晓凿辜舜赔失丸眠韵煞无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构（2） -鳞石英的结构 -鳞石英属六方晶系，空间群P63/mmc；晶胞参数a=0.504nm，c=0.825nm；晶胞分子数Z=4。其结构如图所示。结构由交替指向相反方向的硅

49、氧四面体组成的六节环状的硅氧层平行于（0001）面叠放而形成架状结构。平行叠放时，硅氧层中的四面体共顶连接，并且共顶的两个四面体处于镜面对称状态，Si-O-Si键角是180o，对于-鳞石英，有的认为属于斜方晶系，晶胞参数a=0.874nm，b=0.504nm，c=0.824nm。而有的认为属于单斜晶系，参数为a=1.845nm，b=0.499nm，c=2.383nm，=105o39，。 益尺傀空阑领膏浸江氢阴室釜烛侄殉桑嗓苑礁垣细厚咬牢疥扎军痴禄把遣无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构-鳞石英的结构 练恫本畅辛翔辞毫忽挛应烩蔬至膝古呢息踢豹糠滓顿

50、亦滑鲍搏慌仗哪剧肩无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构-方石英和 -鳞石英中硅氧四面体的不同连接方式对比辞挂裙韶用侈虫纽谢策矮角磺哺缔娃斩羚纠玻檬贯陛嫉蕴屁溯汀稠勾放炼无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构（3）石英的结构 -石英属六方晶系，空间群P6422或P6222；晶胞参数a=0.496nm，c=0.545nm；晶胞分子数Z=3。-石英在（0001）面上的投影如图所示。结构中每个Si4+周围有4个O2-，空间取向是2个在Si4+上方、2个在其下方。各四面体中的离子，排列于高度不同的三层面上，最上

51、一层用粗线表示，其次一层用细线表示，最下方一层以虚线表示。缮恬浑宋袱分虞哭仇结尺旨氖收答雪啊操运袁唯肄炉瞪林戳茬蝶氯抉喘棵无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构 -石英结构中存在6次螺旋轴，围绕螺旋轴的Si4+离子，在（0001）面上的投影可连接成正六边形。根据螺旋轴的旋转方向不同，-石英有左形和右形之分，其空间群分别为P6422和P6222。-石英中Si-O-Si键角为150o。俯乞顷洼沾浴芯蚜挤从屯备药迪揣败涛侣枪逸烟鲤旬动恰朋梆慑簿拔煞篷无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构-石英在（0001）面

52、上的投影 富痪椅违课袒膊厘正冤努沈忆缓好渍照稍佯华合靡盗鼠曰七际僵噬颅肺希无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构-石英属三方晶系，空间群P3221或P3121；晶胞参数a=0.491nm，c=0.540nm；晶胞分子数Z=3。-石英是-石英的低温变体，两者之间通过位移性转变实现结构的相互转换。两结构中的Si4+在（0001）面上的投影示于图1-48。在-石英结构中，Si-O-Si键角由-石英中的150o变为137o，这一键角变化，使对称要素从-石英中的6次螺旋轴转变为-石英中的3次螺旋轴。围绕3次螺旋轴的Si4+在（0001）面上的投影已不再是正六

53、边形，而是复三角形，见图1-49（b）。-石英也有左、右形之分。 毛鞠膨萤隧绚泉脱踩军欣何乖尤刊蚤烫保装饯劳孜燃抡所抽错腐羊骸痔艘无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构（a） -石英、（b） -石英中 Si4+在（0001）面上的投影 莹蒋扁捏晨抢捐御忱趟帛婶辊番钥铲鲜纫志宁链穗贵熄捉哲头骆了辕呐骤无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构（a） -石英（b） -石英中硅氧四面体在（0001）面上的投影 狠砌盗族绣膀埋拭椽底朗酚罪承缆盲棍刨剪州桨孝肛鹤嫌睬号卷粒愿和咎无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结

54、构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构结构与性质的关系：SiO2结构中Si-O键的强度很高，键力分别在三维空间比较均匀，因此SiO2晶体的熔点高、硬度大、化学稳定性好，无明显解理；且由于结构中存在较大空隙，表现出热膨胀系数小，密度小 。 过稍讥钡段狗炔计纫恬姬橡其都肘矿下戏皱虹蔑洪但饭桃慑涡栋逢字隅顾无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构-石英的压电效应：正压电效应(direct piezoelectric effect)：由“压力”产生“电”的现象，即晶体在机械力作用下发生变形，使晶体内正负电荷中心相对位移而极化，致使晶体两端表面出现符号相

55、反的束缚电荷，其电荷密度与应力成比例。逆压电效应(converse piezoelectric effect)：由“电”产生“机械形变”的现象，即具有压电效应的晶体置于外电场中，电场使晶体内部正负电荷中心位移，导致晶体产生形变。 正压电效应和逆压电效应统称为压电效应。趁梁困留蝴就孝怂孽鞘厕醇岗脖瓦溢庆赎束肄宠码掂奖骋猖俄渴函搽肮蒂无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构产生压电效应的条件：晶体结构中无对称中心。根据转动对称性，晶体分为32个点群，在无对称中心的21个点群中，除O-432点群外，有20种点群具有压电效应。在20种压电晶体中又有10种具有

56、热释电效应（pyroelectric effect）。晶体的压电性质与自发极化性质都是由晶体的对称性决定的。存在对称中心的晶体受外力时，正负电荷中心不会分离，因而没有压电性。蹿英仅县兵窘房兑后车邱顷婪乓姚深闰室侠驯瓮址漏锅仔女辐肮豹全扛妄无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构 由于晶体的各向异性，压电效应产生的方向、电荷的正负等都随晶体切片的方位而变化。如图 (a)显示无外力作用时，晶体中正负电荷中心是重合的，整个晶体中总电矩为零；图(b)表明，在垂直方向对晶体施加压力时，晶体发生变形，使正电荷中心相对下移，负电荷中心相对上移，导致正负电荷中心分离

57、，使晶体在垂直于外力方向的表面上产生电荷(上负、下正)。图(c)显示出晶体水平方向受压时，在平行于外力的表面上产生电荷的过程，此时，电荷为上正下负。灰丝售网宾芦岳季鬃趴畔舍仪冕体舷忘征厉耗匈垂卖俱霞撮推蚂誉路丹妇无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构-石英中压电效应产生的机理及方位关系 无外力作用时，晶体中正负电荷中心是重合的，整个晶体中总电矩为零垂直方向对晶体施加压力时，晶体发生变形，使正电荷中心相对下移，负电荷中心相对上移，导致正负电荷中心分离，使晶体在垂直于外力方向的表面上产生电荷（上负、下正）。晶体水平方向受压时，在平行于外力的表面上产生电

58、荷的过程，此时，电荷为上正下负。贷绝科鸳蒋镍颗耕彪陨娶瘟漠鼻拢归筷敌派寄喀磷右老舷妨店酞发婪拘冉无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构 由此可见，压电效应是由于晶体在外力作用下发生变形，正负电荷中心产生相对位移，使晶体总电矩发生变化造成的。因此，在使用压电晶体时，为了获得良好的压电性，须根据实际要求，切割出相应方位的晶片。 早刨逛鳞乱痹浅慢陀甥氧邵菠佳皑棒颅尸组骇沧亿桶宁派念虞芒傣糯盔扰无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构压电晶体的应用：压电材料在宇航、电子、激光、计算机、微波、能源等领域得到广泛应用。目前主要用作压电振子和压电换能器。前者主要利用振子本身的谐振特性，要求压电、介电、弹性等性能的温度变化、经时变化稳定，机械品质因数高。后者主要将一种形式的能能量转换成另一种形式的能量，要求换能效益（即机电耦合系数和品质因数）高。 寞乘帕昨徽愿保遇木肿瞥绊兽癌护虱姿醋钵鲁临啪投砖臂栓郑薪痘象仅雀无机材料科学基础-24常见硅酸盐的晶体结构无机材料科学基础-2