矽酸鹽渣

物質介紹

所謂矽酸鹽渣指的是矽、氧與其它化學元素（主要是鋁、鐵、鈣、鎂、鉀、鈉等）結合而成的化合物的總稱。它在地殼中分布極廣，是構成多數岩石（如花崗岩）和土壤的主要成分。由於其結構上的特點，種類繁多（矽酸鹽渣礦物的基本結構是矽――氧四面體；在這種四面體內，矽原子占據中心，四個氧原子占據四角。這些四面體，依著四面體，依著不同的配合，形成了各類的矽酸鹽渣）。

內容分析

它們大多數熔點高，化學性質穩定，是矽酸鹽渣工業的主要原料。矽酸鹽渣製品和材料廣泛套用於各種工業、科學研究及日常生活中。

化學上，矽酸鹽渣指由矽和氧組成的化合物(Si_xO_y)，有時亦包括一或多種金屬和或氫。它亦用以表示由二氧化矽或矽酸產生的鹽渣。

在普通情況下，最穩定的矽酸鹽渣是二氧化矽(SiO2)－－俗稱石英，和類似的化合物。二氧化矽經常有微量的矽酸（H₄SiO₄）處於平衡狀態。化學家認為石英是不可溶解的，但在長時間尺度下，它是可以流動的。此外，在鹼性條件下，會出現H₂SiO₄^2-。大部分矽酸鹽渣都是不可溶解的。

礦物特徵

是它們的正四面體結構，有時這些正四面體以錬狀、雙鏈狀、片狀、三維架狀方式連結起來。按正四面體聚合的程度，矽酸鹽渣再細分為：島狀矽酸鹽渣類、環狀矽酸鹽渣類等。

歷史分析

在地質學和天文學上，矽酸鹽渣指一種由矽和氧組成的岩石(通常為SiO₂或SiO₄)，有時亦包括一或多種金屬和或氫。此類岩石包括花崗岩及輝長岩等。地球及其他類地行星的大部分地殼均以矽酸鹽渣組成。

分類

矽酸鹽渣可分為三種類型：

1.獨立四面體結構

由圖1及圖2可知，矽——氧離子半徑比值和配位數是產生矽——氧四面體結構的重要條件，在[SiO₄]四面體中，氧原子還有未飽和的4個價。因此，它還可以與金屬離子或其他矽離子結合。其離子結構如圖3所示。這種結構在冶金爐渣，特別是銅轉爐渣中最為常見，如鐵橄欖石(Fe₂SiO₄)、鎂橄欖石（Mg₂SiO₄）和鈣橄欖石(Ca₂SiO₄)或者它們互相溶解的橄欖石晶體等。

2.多四面體環狀結構

這一類型是以獨立四面體為基礎，通過共有氧連線成2，3，4或6個四面體；例如雙四面體結構的離子團[Si₂O₇]^6-在鋁方柱石中由鈣離子連線；三個四面體結構的離子團常見於爐渣中的有矽灰石結構[Si₂O₉]^6-。兩個以上四面體連線的結構通常稱為雙環狀結構、三環狀結構。

3.鏈狀結構

以矽—氧四面體為基礎通過共有氧原子連成無盡止的鏈狀結構，這些鏈狀結構可用[SiO3]_n^2-來表示，n可以取任意數。鏈狀結構尚有餘價的未共用的氧可組成更複雜的帶，例如在角閃石結構中的帶內每個環節就有一個[Si₄O₁₁]^6-離子團。