师出同门

文摘   2024-05-26 05:10   上海  

      硅和碳同为典型的四价元素,碳挂帅有机物,硅(或氧化硅、硅酸盐)则是无机矿物界的主角。别忘了硅在地壳中的质量含量高达26%,有说地壳质量的95%是硅酸盐。

      印象中硅酸盐的分子(离子)结构挺复杂的。它的复杂很大程度是由于简单硅酸根离子的聚合,好比有机物的复杂拜C原子不厌其烦的联接所赐。

      硅酸盐矿中最简单的硅酸根离子莫过于SiO44-(犹如最简单的有机物是CH4),实例有橄榄石(Mg,Fe)2SiO4、锆石ZrSiO4SiO44-是个正四面体,Si原子居正四面体中心(如图1,中心的Si原子未标示)。

                        

这也是复杂硅酸盐的一个基本结构单元。两个SiO44-共用一个顶点O原子双聚即成二硅酸阴离子Si2O76-(图2)。

三硅酸阴离子则是Si3O108-(图3),即每增加一个Si原子,链状多聚物就同时增加三个O原子和两个负电荷。得链状多硅酸的通式为(SinO3n+1)(2n+2)-。当n值足够大时,该通式被近似处理为(SinO3n)2n-,实例如石棉CaMg3Si4O12

      链状硅酸根两头“缩聚”可呈环状,比如链状六硅酸根Si6O1914-两头共脱一个氧原子相连即成环状六硅酸根Si6O1812-(图4,最小的环是三元环),实例如绿柱石Be3Al2Si6O18。可见相应单环状多硅酸根比链状少一个O和两个负电荷,其通式当为(SinO3n)2n-

      复杂多硅酸根的通式像是SiO32-n倍。

      链状或单环状多硅酸根当然还不是最复杂的,比如还有多环状的多硅酸根,甚至还有三维网状的呢。如此复杂的硅酸根,它们的钠盐钾盐也只能是难溶性的。

(图示:曹晶伟)


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