[高瞻自然科學教育資源平台] 天然矽酸鹽(Silicate)

高雄市立高雄女中化學科洪瑞和老師責任編輯

自然界存在的各種天然矽酸鹽礦物約占地殼質量的 95%，最重要的天然矽酸鹽是鋁矽酸鹽。矽酸鹽礦的複雜性在陰離子，陰離子的基本結構單元跟 SiO>sub>2 一樣是矽氧四面體。

矽氧四面體通過以下幾種方式組成了各種不同的矽酸根陰離子：

1. 單個的矽氧四面體，形成正矽酸鹽，矽氧為為 1：4，如橄欖石 Mg₂SiO₄。
2. 兩個矽氧四面體共用一個端頂氧原子，矽氧比為 2：7，例如鈧釔石Sc₂Si₂O₇。
3. 有限個矽氧四面體通過共用兩個端頂氧原子而形成的環狀結構，矽氧比為 1：3，例如藍錐石 BaTiSi₃O₉、綠柱石 Be₃Si₆O₁₈。
4. 無限個矽氧四面體通過共用兩個端頂氧原子而形成的單鏈狀結構(此類矽酸鹽具有纖維狀結構)，矽氧比例為 1：3，例如輝石CaMg(SiO₃)₂。
5. 如果上述的單鏈結構中，部分矽氧四面體通過第二個端頂原子與另一個單鏈中的部分矽氧四面體共用，則形成雙鏈狀結構，矽氧比為 4：11；例如角閃石石棉 Ca₂(HO)₂Mg₅(Si₄O₁₁)₂、纖維蛇紋石 chrysotile, Mg₃Si₂O₅(OH)₄, Mg₆(OH)₆Si₄O₁₁∙H₂O。
6. 每個矽氧四面體共用三個端頂氧原子時，形成片層狀結構，矽氧比為 2：5，例如滑石 talc, Mg₃Si₄O₁₀(OH)₂、白雲母 muscovite, KAl₂(AlSi₃O₁₀(OH)₂, Mg₃(Si₄O₁₀)(OH)₂。
7. 每個矽氧四面體彼此共用四個端頂氧原子時，形成三維骨架狀結構，矽氧比為 1：2，在矽氧四面體中如果有鋁原子代替了矽原子，則這樣的礦物就是鋁矽酸鹽，例如正長石 KAlSi₃O₈、鈉沸石 Na₂(Al₂Si₃O₁₀)∙2H₂O、黏土 Al₂O₃∙2SiO₂∙2H₂O等，都是鋁矽酸鹽。

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