二水石膏的晶體結(jié)構(gòu)和特征

時(shí)間：2014-05-19 10:05:13

作者：世邦機(jī)器

晶體結(jié)構(gòu)(Crystal structure)是分子、原子層次上的結(jié)構(gòu)。它是結(jié)晶物質(zhì)內(nèi)部的微粒(離子、原子或分子)排列的格子構(gòu)造，簡(jiǎn)稱(chēng)晶格(Crystal lattice)。組成晶格的基本單位叫晶胞(Cell)，形狀呈六面體，它是按一定原則選取出來(lái)的較小結(jié)構(gòu)單位，因此它能充分反映整個(gè)晶體結(jié)構(gòu)的特征。一個(gè)晶體結(jié)構(gòu)的特征表現(xiàn)在三個(gè)方面：一是晶胞的形狀和大??；二是晶胞內(nèi)原子的種類(lèi)、數(shù)量和位置；三是各原子間的結(jié)合力一鍵型和鍵能。像前面介紹的五種獨(dú)立的石膏相，其晶體結(jié)構(gòu)各具特色，各有各的特征。它既是分析鑒定的依據(jù)，又是決定各相特性的根本因素，如密度、溶解性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)、熱學(xué)性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)等都與晶體結(jié)構(gòu)的特征有關(guān)，因此研究和了解石膏各相的晶體結(jié)構(gòu)是十分必要的。

二水石膏在自然界中十分穩(wěn)定，蘊(yùn)藏量很大，石膏生產(chǎn)線極易獲得粗大而純凈的單晶體，所以二水石膏晶體結(jié)構(gòu)的研究起步較早，自1929年研究以來(lái)，有許多學(xué)者運(yùn)用X射線結(jié)構(gòu)分析、中子衍射分析等方法已十分精確地測(cè)定出二水石膏的晶系、空間群、晶胞參數(shù)以及晶胞內(nèi)部各個(gè)原子的間距和鍵角。

二水石膏的晶體結(jié)構(gòu)是由Ca2+和SO42-離子結(jié)合成垂直于strong軸方向而平行于(010)面的雙層和水分子層交替排列形成的一種層狀格子構(gòu)造。離子結(jié)合層的內(nèi)部是由正、負(fù)離子相互作用而產(chǎn)生的結(jié)合力；石膏粉設(shè)備水分子層的內(nèi)部是由偶極子與偶極子的相互作用而產(chǎn)生的結(jié)合力；離子結(jié)合層與水分子層之間則是由離子與偶極子的相互作用而產(chǎn)生的結(jié)合力。硫與周?chē)乃膫€(gè)氧原子結(jié)合成絡(luò)陰離子、硫酸根離子，呈四面體形。Ca2+的配位數(shù)為8，與相鄰的四個(gè)硫酸根離子中的6個(gè)氧原子和2個(gè)水分子中的氧原子相聯(lián)結(jié)。因此，鈣離子和硫酸根離子之間的結(jié)合遠(yuǎn)較同水分子結(jié)合要牢固得多。這便是石膏具有{010}極完全解理和加熱二水石膏時(shí)水分子較易沿C軸方向從晶格中脫出的根本原因。