矽酸鹽結構與黏土礦物

架狀矽酸鹽

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把共用做到極致:讓每個四面體把四個角全都共用,層便閉合成一座剛硬的、朝各方向延伸的三維鷹架。這就是架狀矽酸鹽(tectosilicate,或稱框架矽酸鹽,源自希臘文 tekton,建造者)。這裡沒有孤立的島、沒有自由的端點、沒有好撕的解理面;整個結構是一個連續、互鎖的四面體籠。石英與各種長石是兩大框架家族,兩者合計占地殼一半以上。

當每個氧都橋接兩個矽,每個氧都被平均共用,化學式便縮到所有矽酸鹽中最簡單的化學計量:SiO2,Si:O 比恰為 1:2。純矽框架(如石英)本身就電中性,不需額外陽離子。但框架也能被摻雜:把部分 Si4+ 換成 Al3+,每換一次籠就少一份正電荷,這份缺額靠在框架寬敞的通道裡停放一個大陽離子(K+、Na+ 或 Ca2+)來補足。長石(KAlSi3O8、NaAlSi3O8、CaAl2Si2O8)與多孔的沸石正是這樣建成的。

框架矽酸鹽是聚合度最高、最耐火、往往也最剛硬的矽酸鹽。它們的開放籠讓石英在加熱時有獨特的 α-β 相變,也讓長石在瓷器中扮演熔成黏稠玻璃的助熔劑。鋁矽酸鹽框架中的通道,也是沸石能當分子篩與離子交換劑的原因。所以框架並不代表緻密而無特徵;同一條共用全部四角的規則,既造出最硬的石英,也造出最中空、海綿般的沸石。

石英是純 SiO2,一個電中性的框架。把四個矽中的一個換成鋁,再用一個 K+ 來平衡,就得到正長石 KAlSi3O8;框架通道裡多出的那個陽離子,正是長石熔點遠低於石英的原因。

同樣是共用全部角的框架,卻有兩種命運:中性的矽(石英),或摻鋁並塞入陽離子(長石)。

共用全部角並不強制高密度。沸石也是架狀矽酸鹽,卻布滿開放通道;共用規則決定的是連通方式,而非堆積密度。

又稱
framework silicate3D network silicate架狀矽酸鹽框架矽酸鹽