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一个硅原子与四个氧原子成键的四面体排列。大多数氧原子会与两个硅原子结合,这样两个四面体就会在一个角上连在一起。(桥接原子)取向可以是随机的,导致非晶态结构。有些氧原子只与一个硅原子(非桥接原子)成键。桥接与非桥接的相对数量决定了氧化物的“质量”。
除了无定形外,SiO2还有许多不同的晶体形式(晶型)。除了辉钛矿和纤维状硅外,所有的晶体形式都涉及四面体SiO4单元,它们由共享的顶点以不同的排列方式连接在一起。不同晶体形式的硅氧键长度不同,例如在α-石英中键长为161 pm,而在α-三钇矿中键长在154-171 pm。Si-O-Si角在α-三辉石中为140°,在β-三辉石中为180°。在α-石英中,Si-O-Si角为144°。
纤维状二氧化硅具有类似于SiS2的结构,具有共享边缘的硅四面体链。相比之下,高压力的锑钛矿具有类似规则石的结构,其中硅是六坐标的。钾辉石的密度为4.287 g/cm3,相对于低压型的α-石英密度为2.648 g/cm3。猜您对有关于二氧化硅的文章感兴趣:硅如何从二氧化硅中分离出来?
Si-O键长在α-石英中有6个最短的键长(4个为176 pm, 2个为181 pm),而在α-石英中有6个最短的键长(161 pm),因此密度的差异可以归因于配位的增加。配位的变化增加了硅氧键的离子性。更重要的是,对这些标准参数的任何偏差都构成了微观结构的差异或变化,这代表了一种接近无定形、玻璃状或玻璃状固体的方法。
在正常条件下,唯一稳定的形式是α-石英,其中通常遇到晶体二氧化硅。在自然界中,晶体α-石英中的杂质会产生颜色(见列表)。高温矿物方石英和三辉锑矿的密度和折射率均低于石英。由于成分相同,差异的原因一定是高温矿物的间距增加。和许多物质一样,由于振动能量的增加,温度越高,原子之间的距离就越远。
α-石英向β -石英的转变在573℃突然发生。由于这种转变伴随着体积的显著变化,它很容易引起陶瓷或岩石的破裂,通过这个温度极限。
与石英相比,高压矿物,如绢云母、辉锑矿和柯石英具有更高的密度和折射指数。这可能是由于在原子形成过程中必须发生的原子的强烈压缩,导致更凝聚的结构。
Faujasite silica是另一种晶体硅。它是由低钠、超稳定Y型沸石经酸和热处理联合脱铝得到的。所得产品含有99%以上的二氧化硅,结晶度高,比表面积大(超过800 m2/g)。硅石具有很高的热稳定性和酸稳定性。例如,即使在浓盐酸中煮沸后,它仍能保持高度的长程分子秩序(或结晶度)。
他们都是由共价键构成的空间网状结构所以一般不谈他们的电子式和结构式
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