二氧化硅结构描述

二氧化硅晶体中，硅原子的4个价电子与4个氧原子形成4个共价键，硅原子位于正四面体的中心，4个氧原子位于正四面体的4个顶角上。化学式SiO2，式量60.08。也叫硅石，是一种坚硬难溶的固体。它常以石英、鳞石英、方石英三种变体出现。从地面往下16千米几乎65％为二氧化硅的矿石。天然的二氧化硅分为晶态和无定形两大类，晶态二氧化硅主要存在于石英矿中。纯石英为无色晶体，大而透明的棱柱状石英为水晶。二氧化硅是硅原子跟四个氧原子形成的四面体结构的原子晶体，整个晶体又可以看作是一个巨大分子，SiO2是最简式，并不表示单个分子。二氧化硅晶内Si原子均以sp3杂化，分别与4个O原子成键，构成Si-O四面体并占据四面体中心位置，配位数为4；O位于四面体的角顶。

SiO2晶体结构属于等轴晶系，点群为m-3m，空间群为中心对称。在二氧化硅晶胞中，有8个硅原子位于立方晶胞的8个角顶，有6个硅原子位于晶胞的6个面心，还有4个硅原子与16个氧原子在晶胞内构成4个硅氧四面体，它们均匀错开排列于晶胞内。

通过电负性数据计算可知，在二氧化硅晶体中，Si-O键各含50%共价键和50%离子键。Si与4个O共用4个电子，所以化合价为+4；O的化合价则为-2。

二氧化硅晶体中，由于Si的sp3杂化致使4个Si-O键键能相同，Si-O四面体没有极化和畸变，结构稳定。Si-O四面体通过共用角顶的O连接，在空间形成三维网状结构。

sio2晶体有多种晶型，其基本结构单元是四面体，每个Si周围结合4个O，Si在中心，O在四个顶角；许多这样的四面体又通过顶角的O相连接，每个O为两个四面体所共有，即每个O与2个Si相结合。实际上，sio2晶体是由Si和O按1：2的比例所组成的立体网状结构的晶体。因此，通常用sio2来表示二氧化硅的组成。

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