硅酸鹽礦物都是由硅酸根離子 \(\text{Si}{{\text{O}}_{\text{4}}}^{\text{4}-}\) 構成,如果部分硅酸根離子中的硅原子被鋁原子取代,就會構成硅鋁酸鹽。
由於鋁原子只需要 \(3\) 個最外層電子形成化學鍵(硅原子需要 \(4\) 個)。因此,為了保持電中性,每個被鋁原子取代的單位都要輔以另外一些金屬電子,例如鈉或鉀。
長石是其中一種網絡狀的硅酸鹽,它是其中一種地殼形成的成分。
長石只是一種礦物的總稱,它主要是鉀、鈉、鈣等元素的鋁硅酸鹽之礦物(\(\ce{KAlSi3O8 - NaAlSi3O8 - CaAl2Si2O8}\))。
為了方便理解,我們可把長石當作是石英 (\(\ce{SiO2}\))的衍生物。
在長石中,每 \(4\) 個硅原子便有 \(1\) 個至 \(2\) 個被鋁原子取代。
就以 \(\ce{KAlSi3O8}\) 為例,\(\ce{SiO4}\) 四面體與 \(\ce{KAlO4}\) 四面體以 \(3:1\) 的形式,透過氧原子共享,組成類似石英的網絡。四面體的每一個頂角都與另一個四面體的頂角相連。
鉀離子則藏於結構之中,以保持極體結構電中性。
雲母是一種礦物的統稱。
金雲母是其中一種雲母,它的化學式是 \(\ce{KMg3(AlSi3O10)(OH)2}\)。因此,金雲母是硅鋁酸鹽,每 \(4\) 個硅原子中便有 \(1\) 個被鋁原子取代,並輔以 \(1\) 個鉀原子以保持整體結構電中性。
雖然雲母和滑石都是層狀結構,但在雲母的結構中,層與層之間夾著鉀離子,這產生了額外的引力,使雲母的層與層之間不易互相滑動。所以,雲母比滑石堅硬,但須留意雲母和滑石容易被分成片狀。
網狀硅酸鹽可以由層狀硅酸鹽連結而成。在網狀硅酸鹽中,每個 SO44− 四面體中的 4 個氧原子都是與相鄰的 SO44− 的四面體共用,從而結構成三維網絡。
在網狀硅酸鹽,
\[每個硅原子所擁有的氧原子數目=\frac{1}{2}+\frac{1}{2}+\frac{1}{2}+\frac{1}{2}\]
\[每個硅原子所擁有的氧原子數目=2\]
因此,硅原子對氧原子的比例是 1:2。但我們要留意,每個硅原子都擁有 4 個共享的氧原子則不帶電荷。
所以,我們可以用 (SiO2)n 來表示整體結構,而它的重複單位就是 SiO2。