硅酸盐矿物中的阳离子

硅酸盐结构中常见阳离子的配位数（CN）：

• Al: 4,5,6
• B: 3,4
• Ba: 12
• Be:4
• Ca:6,7,8,10
• Mn: 6,8
• Fe(III):4,6
• Fe(II):6,8
• K:6,10,12
• Li: 6,4
• Mg:4,6,8
• Na: 6,8,10
• Si: 4
• Ti: 4,6
• Zr: 6,8
• Zn: 4

配位数规律：

1. 一种离子可以有几种不同的配位数

2. 阳离子的配位数取决于阴阳离子半径的对比、离子的电子壳层结构以及矿物的生成条件（温度、压力、介质成分等特点）

3. 惰性气体型离子的配位数适应阴阳离子半径的比值，常倾向于具有较高的配位数

4. 铜型离子，常需考虑共价键的因素，一般配位数较低。

5. 增加介质的碱性（金属离子浓度升高）有促进生成低配位数晶格的作用。

6. 增高温度常促使配位数降低。

7. 压力的增加促使生成配位数较高的结构

对于同一种阳离子，配位数增加会促使晶格的密度增大，与此相关，会导致折射率提高，相对密度增加，晶格强度增大。（因而也更容易富集重的同位素）

阳离子的配位数对硅酸盐Si/Al-O骨架的型式有很大的影响。不同类型的阳离子要求不同型式的Si/Al-O骨架与之相适应。

资料来源：《结晶学及矿物学》潘兆橹（下册）P108

阳离子半径

硅酸盐中类质同象替换十分普遍，离子半径相似的阳离子之间更容易相互替换。

阳离子半径数据库可参考：Database of Ionic Radii

常见的阳离子半径：

Ion	Charge	Coordination	Spin State	Crystal Radius	Ionic Radius	Key*
Al	3	IV		0.53	0.39	*
		V		0.62	0.48
		VI		0.675	0.535	R*
Ba	2	VI		1.49	1.35
		VII		1.52	1.38	C
		VIII		1.56	1.42
		IX		1.61	1.47
		X		1.66	1.52
		XI		1.71	1.57
		XII		1.75	1.61	C
Ca	2	VI		1.14	1
		VII		1.2	1.06	*
		VIII		1.26	1.12	*
		IX		1.32	1.18
		X		1.37	1.23	C
		XII		1.48	1.34	C
Fe	2	IV	High Spin	0.77	0.63
		IVSQ	High Spin	0.78	0.64
		VI	Low Spin	0.75	0.61	E
			High Spin	0.92	0.78	R*
		VIII	High Spin	1.06	0.92	C
	3	IV	High Spin	0.63	0.49	*
		V		0.72	0.58
		VI	High Spin	0.785	0.645	R*
			Low Spin	0.69	0.55	R
		VIII	High Spin	0.92	0.78
	4	VI		0.725	0.585	R
	6	IV		0.39	0.25	R
K	1	IV		1.51	1.37
		VI		1.52	1.38
		VII		1.6	1.46
		VIII		1.65	1.51
		IX		1.69	1.55
		X		1.73	1.59
		XII		1.78	1.64
Mg	2	IV		0.71	0.57
		V		0.8	0.66
		VI		0.86	0.72	*
		VIII		1.03	0.89	C
Na	1	IV		1.13	0.99
		V		1.14	1
		VI		1.16	1.02
		VII		1.26	1.12
		VIII		1.32	1.18
		IX		1.38	1.24	C
		XII		1.53	1.39
Ti	2	VI		1	0.86	E
	3	VI		0.81	0.67	R*
	4	IV		0.56	0.42	C
		V		0.65	0.51	C
		VI		0.745	0.605	R*
		VIII		0.88	0.74	C
Zr	4	IV		0.73	0.59	R
		V		0.8	0.66	C
		VI		0.86	0.72	R*
		VII		0.92	0.78	*
		VIII		0.98	0.84	*
		IX		1.03	0.89

• Radii are in Angstrom

• Notes Regarding Key.

  • R, From r³ vs V plots.
  • C, Calculated from bond length - bond strength equations.
  • E, Estimated.
  • ?, Doubtful.
  • , Most Reliable.
  • M, From Metallic Oxides.
  • A, Ahrens (1952) Ionic radius.¹
  • P, Pauling’s (1960) Crystal Radius.²

• 资料
• 元素与矿物