Bài giảng Kiểu cấu trúc tinh thể - Cao Xuân Việt

p phương. 
633,1
3
8

a
c
SỐ LƯỢNG LỖ TRỐNG TRONG CÁC KIỂU CẤU 
TRÚC LẬP PHƯƠNG VÀ LỤC GIÁC SÍT CHẶT 
KIỂU CẤU TRÚC KIỂU LỖ 
TRỐNG 
SỐ LƯỢNG 
LẬP PHƯƠNG Tâm mặt Tứ diện 8 
Bát diện 4 
Tâm khối Tứ diện 12 
Bát diện 6 
Đơn giản Khối lập 
phương 
1 
LỤC GIÁC 
SÍT CHẶT 
Tứ diện 12 
Bát diện 6 
TÍNH SỐ PHẦN TỬ (NÚT) 
TRONG MỘT Ơ CƠ SỞ 
Lập phương đơn giản 
Lập phương tâm khối 
Lập phương tâm mặt 
18.
8
1
n
218.
8
1
n
46.
2
1
8.
8
1
n
3.KIM LOẠI 
LẬP PHƯƠNG NGUYÊN THỦY 
Polonium (lập phương nguyên thủy): 
Vị trí các nguyên tử 0, 0, 0. 
Số phối trí: 6 
Khoảng cách giữa các nguyên tử: a. 
Cho tới nay, chỉ một nguyên tố cĩ cấu trúc 
lập phương nguyên thủy là dạng thù hình 
nhiệt độ thấp -Po. 
 Mạng lập 
phương nguyên thủy 
3-KIM LOẠI 
LẬP PHƯƠNG TÂM KHỐI 
 a- Cấu trúc tinh thể Wolfram (lập 
phương tâm khối): 
 Tham số ơ mạng: a = 0,316nm 
 Vị trí các nguyên tử: 0, 0, 0. 
 Số phối trí: 8. 
 Khoảng cách giữa các nguyên tử: 
 Phần lớn các kim loại khơng KẾT 
TINH ở trạng thái sít chặt nhất, như 
các kim loại kiềm, Ba và một số kim 
loại chuyển tiếp (Cr, W, Zr ) kết tinh 
nhanh ở dạng lập phương tâm khối. 
2
3a
Hình 1.17 
Tinh thể Wolfram 
KIM LOẠI 
CẤU TRÚC LẬP PHƯƠNG 
DIỆN TÂM (TÂM MẶT) 
Đại diện: Cu (cịn gọi là cấu trúc đồng) 
Vị trí các nguyên tử: 0,0,0 (tâm mặt). 
 Số phối trí: 12 
Khoảng cách giữa các nguyên tử: 
Ơ mạng cơ sở: lập phương tâm mặt (H.1.13). 
 Các kim loại cĩ cấu trúc lập phương: Cu, Au, Ag, Ca, La, Ni, Pb, 
Pd, Pt, Sr và các nguyên tố khí trơ (trừ He) ở trạng thái rắn. 
 Các nguyên tử cĩ khoảng cách tương đối đồng đều, cĩ xu hướng 
thu hút số lớn nhất các phần tử nằm cạnh vào mạng tinh thể, do 
vậy, kiểu liên kết này thường cĩ số phối trí lớn. 
2
a
Lớp A 
Lớp C 
Lớp B 
Hình 1.13 Cấu trúc Cu 
TÍNH KHỐI 
LƯỢNG RIÊNG 
Ví dụ: Tính khối lượng riêng của đồng kim loại Cu. 
Giải: 
Cấu trúc đồng: FCC. 
Số nguyên tử trong ơ cơ sở: 4 ng.tử/ơ mạng 
Bán kính nguyên tử: R = 0,128 nm (1 nm = 10-7 cm) 
Thể tích ơ mạng VC = a
3 . 
Với ơ mạng FCC, ta cĩ: 
Vậy VC = 4,75.10
-23 cm3 . 
K.l.r. của Cu: 
Thực tế: 8,94 g/cm3 
AC NV
nA

n: Số nguyên tử trong một ơ mạng 
A: nguyên tử lượng (g/mol) 
VC : Thể tích ơ mạng 
NA : Số Avogadro (g/mol) 
(6,023 x 1023 ng.tử/mol) 
2
4R
a 
3/89,8 cmgCu 
CACBON (C) 
 Tinh thể & vơ định hình 
 Nhiều dạng thù hình 
 - Kim cương (diamond): tương tự ZnS 
 - Graphite, 
- Fullerenes ( C60 ) ngồi ra C70 , C76 , C80 , C82 
1.KIM CƯƠNG 
Mỗi nguyên tử C liên kết 
cộng hĩa trị với 4 nguyên 
tử C khác (lai hĩa sp3). 
Cấu trúc lập phương kiểu 
diamond 
Trong suốt, rất cứng 
(cứng nhất trong tự 
nhiên) 
Ứng dụng: đồ trang sức, 
cơng nghiệp bột mài, dao 
cắt, màng mỏng  
Các tinh thể cùng kiểu 
cấu trúc: Si, Ge,  - Sb. 
KIM CƯƠNG 
1/4 
1/2 
3/4 
1/2 1/2 
1/2 
3/4 1/4 
GRAPHITE 
Trên một lớp C liên kết tạo (sp2 ) 
lớp lục giác và liên kết cịn lại liên 
kết với lớp khác. 
Liên kết Van der Walls giữa các 
lớp tương đối yếu, dễ trượt trên 
mặt {0001}. 
Ứng dụng: bơi trơn, vật liệu chịu 
lửa (chịu nhiệt độ cao, dẫn điện 
và dẫn nhiệt tốt, hệ số dãn nở 
nhiệt nhỏ, dễ gia cơng, rất bền 
nhiệt), làm điện cực, điện trở, 
thanh đốt, khuơn đúc, đuơi tên 
lửa 
3-FULLERENES, C60 
 Cacbon phân tử dạng túi lưới tương tự trái bĩng đá. Gọi là 
buckyballs (theo R. Buckminister). 
 Gọi theo tên Fuller, người tìm ra đầu tiên vào 1985 
 C60 cĩ cấu trúc mạng FCC với a=1.41 nm. 
 Mật độ 1.65 g/cm3 mềm, khơng dẫn điện (khơng cĩ e tự do). 
 Ứng dụng: cơng nghệ nano C-tube 
 Nanotube cĩ thể hình dung như các lớp graphite cuộn trịn lại 
 Hai đầu là hai nửa buckyball 
MỘT SỐ TÍNH CHẤT 
 trong cấu trúc cĩ K+, (tỷ lệ K:C=3/60 phân tử), tạo vật 
liệu K3C60 
Thể hiện tính chất kim loại. K3C60 được xem như the 
first molecular metal chưa từng cĩ. 
Phân tử (buckyballs) K3C60 và các vật liệu phân tử 
tương tự trở thành siêu dẫn ở khoảng 18K (nhiệt độ 
tương đối cao) 
Ứng dụng trong lĩnh vực tiêu thụ năng lượng thấp, 
thân thiện mơi trường, thiết bị đây và bay đệm từ trong 
giao thơng. 
Các vật liệu ceramic tổng hợp khác thể hiện tính siêu 
dẫn ngay ở 100K, cao hơn nhiệt độ Ni-tơ lỏng 
K3C60 
SỢI CARBON 
1.7.HỢP CHẤT KÉP AB, AB2, 
AB3 & A2B3 
 Tương tác A+B: 
1-Tạo d.d. rắn (cấu trúc kiểu của A hoặc B) 
2-Tạo hợp chất mới 
 Thường rA ≠ rB: xét phối trí 
Kiểu cấu trúc Miền bền vững Số phối trí Tỷ lệ rA:rB 
CsCl 
NaCl 
Sfalerit 
rA : rK < 1,366 
1,366<rA : rK<2,414 
2,414 <rA : rK< 4,45 
8 
6 
4 
1,02 
1,44 
2,10 
22 
ẢNH HƯỞNG BÁN KÍNH ION TỚI SỐ PHỐI TRÍ 
• s.f.t tăng với tỷ lệ 
Adapted from Fig. 3.5, 
Callister & Rethwisch 4e. 
Adapted from Fig. 3.6, 
Callister & Rethwisch 4e. 
Adapted from Fig. 3.7, 
Callister & Rethwisch 4e. 
ZnS 
(zinc blende) 
NaCl 
(sodium 
chloride) 
CsCl 
(cesium 
chloride) 
r 
cation 
r 
anion 
Tính s.f.t và tỷ lệ bán kính 
Adapted from Table 3.3, 
Callister & Rethwisch 4e. 
2 
r 
cation 
r anion 
Coord 
# 
< 0.155 
0.155 - 0.225 
0.225 - 0.414 
0.414 - 0.732 
0.732 - 1.0 
3 
4 
6 
8 
linear 
________ 
tetrahedral 
octahedral 
_____ 
CUBIC CLOSE PACKED (FCC) ANION ARRANGEMENT: SUMMARY OF 
POSSIBLE CATION OCCUPANCIES & STRUCTURE TYPES 
Mạng 
anion (luơn 
luơn= 4) 
Vào lỗ bát 
diện (Maxm. = 
4) 
Vào lỗ tứ diện 
(Maxm. = 8) 
Hệ số tỷ 
lượng 
Ví dụ 
4 100% = 4 0 M4X4 = MX 
NaCl, rocksalt 
(6:6 phối trí) 
4 0 100% = 8 M8X4 = M2X 
K2O (4:8 phối 
trí) 
4 0 50% = 4 M4X4 = MX 
ZnS, zincblende 
(4:4 phoi61i trí) 
4 50% = 2 0 M2X4 = MX2 CdCl2 
4 100% = 4 100% = 8 M12X4 = M3X Khơng cĩ 
4 50% = 2 12.5% = 1 M3X4 MgAl2O4, spinel 
Sự hình thành các ceramic 
CÁCH SẮP XẾP TRÊN CƠ SỞ CCP 
 Các ion trái dấu lần lượt thế nhau ở vị trí 
 nút mạng dọc theo hướng tọa độ. 
 Tham số mạng: a = 0,564 nm 
 Vị trí Na+ 1/2, 1/2, 1/2; Cl- 0,0,0. 
 Số phối trí: Na+ 6; Cl- 6 (bát diện). 
 Khoảng cách giữa các phần tử (H.1.21): 
 Na+– Cl-: ; Na+ – Na+:; Cl- – Cl-: 
 Cl- sắp xếp lập phương, Na+ trong tất cả các lỗ trống bát diện 
 Có cấu trúc NaCl: Nhiều oxit, carbid, nitrid, sunfua, fosfua, selenit, 
arsenit, telurid của các kim loại chuyển tiếp, một số halogenit kim 
loại kiềm (trừ Cs) và các halogenid kim loại kiềm thổ. Các oxit 
TiO, VO và NbO . 
NaCl 
KHỐI LƯỢNG RIÊNG CERAMICS 
Ví dụ: Tính kh.l.r. NaCl 
Giải: 
NaCl ơ mạng cơ sở FCC n’ = 4 
ΣAC = ANa = 22.99 g/mol 
ΣAA = ACl = 35.45 g/mol 
Vc = a3 = (2rNa +2rCl )
3 = 
= (2×0.102×10-7 + 2×0.181×10-7)3 
cm3 
AC
AC
NV
AAn  

)('

N‘: số phân tử trong một ơ mạng (tồn bộ ion 
trong cơng thức hĩa học của hợp chất). 
∑AC tổng khối lượng ng.t.của các cation. 
∑AA tổng khối lượng ng.t. các anion. 
VC thể tích ơ cơ sở. 
nA số Avogadro 6,023.10
23 ng.t./mol 
 Tham số mạng: 0,412nm 
 Vị trí các phần tử: Cs+: 0, 0, 0; Cl-: 1/2, 1/2, 1/2. 
 Số phối trí Cs+ 8; Cl- 8. 
 Khoảng cách: 
 Cs+ – Cl-:; Cs – Cs: a; Cl – Cl: a. 
 CsCl không theo một cách sắp xếp cơ bản nào, ít gặp. 
 CsCl là cấu trúc ion điển hình (hai nguyên tố có độ âm 
điện rất khác nhau). 
 Thực tế, cấu trúc kiểu CsCl: hợp kim như CuZn, AuZn; 
& hợp chất liên kết cộng hóa trị như CsHSe, CsH2N . 
 Các chất có cấu trúc CsCl: CsBr, CsI, NH
4
Cl 
CsCl 
SFALERITE 
 Tham số mạng: a = 0,541 nm 
 Vị trí các phần tử: 
 Zn2+:0, 0, 0; S2-: 1/4, 1/4, 1/4. 
 Số phối trí Zn 4 (tứ diện), S 4 (tứ diện). 
 Khoảng cách các phần tử: 
 Zn – S: 
 Zn – Zn: ; S – S:. 
4
3a
2
2a
4
2a
Trong cấu trúc kim cương: Nếu thế 1/2 nguyên tử C bởi 
Zn cịn 1/2 kia bởi S sẽ cĩ cấu trúc sfalerite. 
Sfalerit sắp xếp lập phương: S (hoặc Zn), đồng thời ½ lỗ 
trống tứ diện bị chiếm bởi Zn hoặc S. 
Các h/c cấu trúc kiểu sfalerit: halogenid đồng, AgI 
Hình 1.23 
Cấu trúc sfalerite 
- ZnS 
ZnS - Sfalerite 
1.7.5.WURTZITE 
 Tham số mạng: a = 0,541 nm 
 Vị trí cc phần tử: 
 Zn2+:0, 0, 0; S2-: 1/4, 1/4, 1/4. 
 Số phối trí Zn 4 (tứ diện), S 4 (tứ diện). 
 Khoảng cách các phần tử: 
Tham số mạng: a = 0,541 nm 
Vị trí cc phần tử: 
Zn2+:0, 0, 0; S2-: 1/4, 1/4, 1/4. 
Số phối trí Zn 4 (tứ diện), S 4 (tứ diện). 
Khoảng cch cc phần tử: 
Hình 1.24 Wurtzit 
b - ZnS 
ZNS - WURTZITE 
1.7.6.NIKELIN (NIAS) 
 Tham số mạng: a = 0,360nm; 
 c = 0,501nms 
 Vị trí các phần tử: 
 Ni2+ :0,0,0 ; As2- :1/3, 2/3,1/4 
 Số phối trí Ni 6 , As 6. 
 Khoảng cách giữa các phần tử cấu tạo: 
 Ni – As: ; Ni – Ni : a; As – As : 163
23
ca
 63
22
ca

Cấu trúc NiAs: các anion As
2-
 tạo cấu trúc lục giác sít chặt theo thứ tự 
ABABAB. 
Trong cấu trúc, tất cả lỗ trống bát diện là các cation Ni
2+
. 
Các hợp chất có cấu trúc NiAs: các sulfíd, telluarid, fosfit, arsenid các 
kim loại chuyển tiếp. MnAs, MnSb, FeSb, NiSb, NiBi, MnBi,.. các 
hợp chất siêu cấu trúc kiểu NiAs với NaCl. 
Hình 1.25 
Cấu trúc NiAs
1.8.KIỂU CẤU TRÚC 
AB2,AB3 & A2B3 
1.8.1.FLUORITE 
 Tham số mạng: a = 0,547nm; 
 Vị trí các nguyên tử: Ca2+: 0,0,0; 
 F- :1/4, 1/4, 1/4; 
 Số phối trí Ca 8 , F: 4 (tứ diện). 
 Khoảng cách giữa các phần tử cấu tạo: 
 Ca – F : ; Ca – Ca: ; F – F : 
Ca2+ sắp xếp kiểu lập phương, 
(nguyên tử flor chiếm tất cả các vị trí 
lỗ trống tứ diện). 
BaF
2
, HgF
2
, SrF
2
, SrCl
2
, CeH
2
, YH
2
, 
ThO
2
, UO
2
 cĩ cấu trúc florit. 
Các hợp chất có hệ số tỷ lượng ngược 
A
2
B (như Rh
2
P, Ir
2
P, Be
2
P, Mg
2
Pb) 
cấu trúc kiểu ngược fluorit. 
4
3a
2
2a
2
a
1.8.2.RUTIL 
(TIO2) 
 Tham số mạng: 
 a = 0,459; c = 0,296 
 Vị trí các phần tử: 
 Ti4+: 0,0,0; 
 O2-: u,u,0 (u = 0,3053) 
 Số phối trí Ti: 6 (bát diện); 
 O: 3 (tam giác). 
 Rutil dạng thù hình nhiệt độ cao của 
TiO2 là tứ diện, trong đĩ các bát diện 
TiO6 liên kết đường tạo các dải hữu hạn. 
 Các hợp chất cĩ cấu trúc Rutil: CoF2, 
FeF2, CrO2, PbO2, SnO2, TeO2, 
WO2... 
a=0,459 
c=0,296 
Tham số mạng: a = 0,375 nm 
Vị trí các phần tử: 
Re6+ 1/2,1/2,1/2; O2-: 1/2, 0,1/2. 
Số phối trí Re là: 6 (bát diện), O là 2 
(đường thẳng). 
Khoảng cách giữa các phần tử cấu 
tạo: 
Re – O: ; Re – Re: a; O – O:. 
ReO3 là kiểu cấu trúc của nhiều oxit 
: Nb2O5; Nb12O29; Mo8O23; W20O58... 
ReO3 
Cấu trúc Cr2O3 hình thành từ bát diện CrO6 và tứ 
diện CrO4. Bát diện CrO6 nghiêng như hình chĩp tam 
giác ngược, trong đĩ các nguyên tử oxy trong kiểu cấu trúc 
Cr2O3 cĩ dạng như hai hình chĩp. 
Các oxit Al2O3, Ti2O3 ,V2O3 v Fe2O3 (hematít) cĩ cấu 
trúc Cr2O3. 
Tham số mạng: a = 0,535 nm 
  = 55,10 
Vị trí các phần tử: Cr3+: u,u,u; (u=0,3475); 
 O2-: u, 1/2 -u, 1/4 
Số phối trí Cr: 6 (bát diện); O: 4 (tứ diện). 
Khoảng cách Cr – O: 0,197nm. 
Hình 1.29 Mạng Cr O
2 3
Cr2O3 
1.9.HỢP CHẤT BA ABXOY 
Oxy tạo cấu trúc sít chặt, các ion A và B thế vào các lỗ trống tứ 
diện hoặc bát diện. Vì vậy, chỉ cĩ thể cĩ hai dạng cấu trúc: 
-Perovskite (đại diện: CaTiO3) hoặc 
-Spinel (đại diện: MgAlO4) 
PEROVSKITE 
 Tham số mạng: a = 0,384 nm 
 Vị trí các phần tử: Ca2+ 0,0,0; Ti4+ 1/2, 1/2,1/2 ; O2- 1/2,1/2,0 
 Số phối trí Ti: 6 (bát diện), O:6 (bát diện) 
 Khoảng cách: Ti – O: ; Ca – O: ; Ti – Ca: 
 Perovskit: cấu trúc lập phương điển hình của nhĩm h/c ABX3. bán kính các ion 
thỏa mãn phương trình: 
 Trong thực tế 
 Với perovskit, các yếu tố đối xứng mạng lập phương chuyển sang dạng thoi, một 
nghiêng 
 Các hợp chất sắt từ cấu trúc perovskit: BaTiO3, NaNbO3, KNbO3; GdFeO3 dạng trực 
thoi, BaCeO3 một nghing và LaCoO3 thoi. Các h/c khơng tỷ lượng A1-X BX3 (ví dụ 
NaxWO3) và ABX3-X (ví dụ CaFeO2,5) cĩ cấu trúc perovskit. 
1
)(2




XB
BA
rr
rr
t.175,0  t
Hình 1.30 
Cấu trúc perovskít
2
a
2
2a
2
3a
PEROVSKITE CaTiO3 
PEROVSKITE 
 Tính chất quan trọng nhất của các tinh thể 
perovskite: tính áp điện 
 Giải thích: cấu trúc biến đổi khi cĩ tác động 
cơ học, tạo moment lưỡng cực điện. 
 Biến đổi năng lượng cơ điện tính áp điện 
(piezoelectric) 
SPINEL 
(MgAlO4) 
Mạng cơ sở: 8 cation Mg2+, 16 cation Al3+ & 32 anion 
O2- 
Độ dài liên kết: Al– O = a/4; Mg–O = 0,216 a. 
Cấu trúc spinel : 
 - O2- sắp xếp lập phương tạo lỗ trống bát diện và tứ diện. 
 - Mg2+ chiếm 1/8 lỗ trống tứ diện, Al3+ chiếm 1/2 lỗ 
trống bát diện. 
Tham số mạng a = 0,809 nm. 
Vị trí các phần tử: Mg2+ 0,0,0; 
Al3+: 5/8,5/8,5/8; O2-: u,u,u (u = 0,387). 
Số phối trí Mg2+: 4 (tứ diện); Al3+: 6 (bát 
diện). 
CẤU TRÚC SPINEL 
O2- cĩ thể F-, Cl-, S, Se, Te hoặc CN-. A: Mg2+, Mn2+, 
Fe2+,Ni2+,Zn2+ B: Al3+, V3+, Cr3+, Fe3+, Mn3+ 
Cấu trúc tương tự kim cương. Các nguyên tử C được thế bởi 
nhĩm AB2O4. Đa diện phối trí A dạng tứ diện, cịn đa diện 
phối trí B dạng bát diện. 
Nhiều vị trí tứ diện hoặc bát diện trong cấu trúc 
cịn trống, khơng bị chiếm bởi bất kỳ ion nào. 
 spinel đảo: vị trí bát diện bị chiếm một cách thống kê bởi cả 
A hoặc B, vị trí tứ diện bị chiếm chỉ bởi anion B. 
Ví dụ: MgFe2O4, CoFe2O4, Fe3O4, NiFe2O4. 
1.9.3.SẮP XẾP HỖN 
HỢP (POLYTYPIE) 
 Sắp xếp hỗn hợp (polytypie): 
 Các lớp khác nhau bởi cách 
 sắp xếp các lớp nguyên tử 
 Coi như biến đổi thù hình. 
 SiC: slaferit lập phương (b - SiC), hoặc 
lục giác ( - SiC). 
 Ơ mạng cơ sở lục giác dạng thoi với tiết 
diện như ghép hai tam giác. 
 Si định vị ở c/12 phía trên C. 
 Thứ tự 6 lớp: 
 B ABCABC ABCACB 
ABCACBA 
SẮP XẾP HỖN HỢP 
 Tham số mạng SiC(nm) a = b = 0,3078 
c = 0,25118. 
 Các lớp n ≠6 cĩ thể: 4, 15, 21, 33, 51, 
192, 270, 400, 294, 1200. 
 “c” từ vài chục tới vài trăm nm. 
 Ký hiệu lớp trong mạng cơ sở : 
 H – lục giác, R – thoi, C – lập phương. 
c 
5c/6 
4c/6 
3c/6 
2c/6 
c/6 
- c - Si 
SẮP XẾP HỖN HỢP 
 Ví dụ: dạng thù hình 6 lớp SiC sắp xếp 
 dạng 6H: B ABCACB ABCACB A; 
 dạng 4 lớp B ABCB ABCB được viết 4H; 
 dạng 15R: B ABCBACABABACBCACB 
ABC 
 Trên 50 dạng cấu trúc SiC, 
 ZnS cĩ dạng thù hình 3C (kiểu lập phương 
ZnS), 2H (Wurtzite), 4H, 6H, 8H,10H 
 Cấu trúc hỗn hợp như grafit, molipden MoS2, 
các tinh thể CdI2, CdBr2, PbI2, CdBr2 , các 
di- iot nhĩm kim loại chuyển tiếp Ti, V, Mn, Fe, 
Zn, Co, di- bromid các kim loại Mg, Mn, Fe, 
Co, trong các hợp chất TiS2, TiSe2, ZrS2, PtS2. 
c
5c/6
4c/6
3c/6
2c/6
c/6
- c - Si
CẤU TRÚC SIC 
 6 H 
 6 lớp SiC 
 B 
 ABC 
 ACB 
 ABC 
 ACB 
 A 
c 
5c/6 
4c/6 
3c/6 
2c/6 
c/6 
- c - Si 
B 
A 
B 
C 
A 
C 
B 
CÁC SILICAT VÀ ALUMINO SILICAT 
Các silicát chiếm ~ 70% khối lượng vỏ trái đất. 
vật liệu silicát cĩ vị trí quan trọng trong khoa học 
và cơng nghệ. 
Sản phẩm: gốm sứ (đất sét +tràng thạch, xi măng 
Poĩc lăng, thủy tinh silicát và vật liệu chịu lửa 
O Si O Si O Si O
O O O
O Si O Si O Si O
1.11.CÁC SILICAT VÀ 
ALUMINO SILICAT 
 Nguyên tử silic cĩ bốn liên kết cĩ thể liên kết với nhau hoặc 
với oxy tạo các hợp chất silicat cấu trúc riêng biệt, mạch thẳng, 
mạch vịng, lớp, khung... 
 Trong liên kết Si – O , bốn nguyên tử oxy liên kết với một 
nguyên tử silic tạo nhĩm bền vững. 
 Do cịn liên kết dư chúng cĩ khả năng tạo những liên kết mới. 
O Si O Si O Si O
O O O
O Si O Si O Si O
CÁC SILICAT VÀ ALUMINO SILICAT 
Đơn vị cấu trúc cơ bản tứ diện phối trí, ký hiệu [SiO4]4- 
Oxy cầu: O2- liên kết trực tiếp với hai Si4+: Si – O – Si 
Oxy khơng cầu liên kết một Si4+ với một cation khác: Si – O – 
Na hoặc Si – O – Mg – O – Si. 
alumino silicát: nếu Al3+ thế Si4+ trong cấu trúc 
silicát alumino: nếu Al3+ cĩ trong hợp chất, nhưng khơng thế 
Si4+ 
Định nghĩa: silicát là các hợp chất trên cơ sở nhĩm tứ diện 
kiểu liên kết với nhau. 
-4
4][SiO
SỰ LIÊN KẾT TỨ DIỆN [SIO4]
4- 
 [SiO4]
4- như viên gạch xây mạng lưới khơng gian của 
các hợp chất silicat và alumino silicat. Cĩ thể: 
 - tồn tại độc lập [SiO4]
4-, hoặc 
 - tạo nhĩm hữu hạn (2, 3, 4 hoặc 6 nhĩm), 
 - vơ hạn chuỗi, xích 
 - hoặc mạng lưới khơng gian 
 - cĩ trật tự (tinh thể) hoặc 
 - khơng cĩ trật tự (vơ định hình, thủy tinh). 
-

4
4
]SiO[
-

4
4 3
]SiO[
[SIO4]
4- ĐỘC LẬP 
(NESOSILICATES) 
[SiO4]
4- khơng liên kết trực tiếp, mà thơng qua các 
ion kim loại khác. 
Trong thành phần cĩ các ion hĩa trị 2 như Mg2+, 
Fe2+, Ca2+, Mn2+, khơng cĩ ion kiềm (Na+ và K+). 
Al3+ cĩ thể khơng thay Si4+ trong cấu trúc. 
Các khống điển hình olivine, sillimanite, zircon, 
garnet. 
Các khống cấu trúc với đa diện [SiO4]
4- độc lập 
thường cĩ mật độ và độ cứng cao, khĩ bĩc tách. 
[SiO
4
]
4- 
4 
[SIO4]
4- CẶP ĐƠI [SI2O7]
6- 
(SOROSILICATE HAY 
DIORTHOSILICATE) 
Thường cĩ Ca2+, đơi khi Na+ và cả OH-. 
Các nhĩm silicát khơng cĩ nhĩm OH-: 
- gehlenite Ca2Al[AlSiO7], okermanite Ca2Mg[Si2O7], 
rankinite Ca3[Si2O7]. 
Nhĩm chứa OH- : 
- Epidote CaAl3O(SiO4)(Si2O7)(OH), 
- Clinozoisite Ca(Fe,Al)Al2O(SiO4)(Si2O7)(OH), 
- Lawsonite CaAl2(Si2O7)(OH)2.H2O và 
- Vesuvianite Ca10 (Mg,Fe)2Al4(SiO4)5(Si2O7)2(OH)4. 
[Si
2
O
7
]
6- 
27 
6- 
[SIO4]
4- TẠO VỊNG 
(XYCLOSILICATE) 
 Vịng ba: 
- Benitonite BaTi[Si3O9]. 
- Wollastonite CaSiO3 
- Pectolite NaHCa2(SiO3)3. 
 Vịng bốn: 
- Axinite Ca3Al2BO3[Si4O12]OH 
 Vịng sáu : 
- Tourmaline 
- (Na,Ca)(Li,Mg,Al)3(Al,Fe,Mn)6 (BO3)3(Si6O18)(OH)4, 
- Beryl Be3Al2[Si6O18] và 
- Cordierite (Mg,Fe)2Al3[AlSi5O18]. 
[Si
3
O
9
]
9- 39 
6- 
[Si
6
O
18
]
18- 618 
6- 
CÁC SILICÁT TẠO XÍCH VƠ HẠN (INOSILICATE) 
Nhĩm pyroxene (XYZ2O6). 
X là: Na+,Ca2+,Mn2+,Fe2+,Mg2+,Li+. 
Y là: Mn2+, Fe2+, Mg2+, Fe3+, Cr3+, 
Ti4+ 
Z là Si4+ và một phần Al3+ 
Ngồi ra cịn cĩ OH-, Cl-, F-. 
Các chuỗi xích đơn cịn cĩ tên là 
metasilicate. 
Khống phổ biến nhất thuộc nhĩm 
này là diopsite , augite , enstatite 
XÍCH KÉP 
(AMPHIBOLE) 
 Hai lớp xích nối đỉnh tạo băng kép. 
 Hai nhĩm pyroxene xếp chồng tạo 
amphibole [Si4O11]
6- chiếm 10% vỏ 
trái đất. 
 Amphibole A0-1X2Y5Z8O22(OH,F) 
 A là các ion Na+, K+; 
 X là Na+,Ca2+,Mn2+,Fe2+,Mg2+Li+ 
 Y là 
Mn2+,Fe2+,Mg2+,Fe3+,Cr3+,Ti4+; 
 Z là Si4+ và Al3+. 
 Ngồi ra cịn cĩ OH-, F-, Cl-. 
 Obmanka là khống phổ biến 
nhất thuộc họ amphibole. 
SILICÁT TẤM, LỚP 
(PHYLLOSILICATE) 
 Liên kết vơ hạn trải rộng 
theo hai hướng ưu tiên tạo 
cấu trúc tấm, hoặc lớp. 
 các đa diện liên kết đỉnh và 
sắp xếp dạng lục giác sít 
chặt 
 Đơn vị [Si4O10]
4- cĩ Al3+ thế 
đồng hình 
 Mg2+,Al3+ xen giữa các lớp. 
Mg2+ được thế bởi Fe2+, 
Al3+ được thế bởi Fe3+. 
 Na+,K+ và Ca2+ cân bằng 
điện tích, 
 talc, micas, các khống sét 
và hydrosilicát canxi. 
Các dạng silicát cấu trúc lớp[1] 
a) Hoạt thạch (talc); b)Tobermorite; c) 
Apophillite; d)Okernite 
SILICÁT CẤU TRÚC KHUNG 
(TESTOSILICATE) 
 Liên kết theo ba chiều, mọi ion O2
- là oxy cầu. 
 Điển hình: Các dạng thù hình của SiO2 như quartz, 
tridymite, cristobalite, các loại tràng thạch và zeolite. 
SILICATE CẤU TRÚC KHUNG 
OXIT SILIC SIO2 
 Si:O = 1:2 mọi ion O2- đều là các oxy cầu. 
 Những dạng thù hình của SiO2 khác nhau độ lớn gĩc liên kết 
Si – O – Si và kiểu đối xứng (cristobalit đối xứng gương; tridimít 
đối xứng mặt, cịn quắc đối xứng qua mặt rồi bị xoắn một gĩc). 
 Alumino silicát Nếu Al3+ thế Si4+ trong cấu trúc. 
 Các ion Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Fe2+..., và OH-, F-, Cl- ... làm 
cân bằng điện tích. 
 cơng thức nhĩm gốc [AlxSinx O2n]
x- cần cân bằng–x. 
C’
B’
A’
A C
B
150
o
a) b) c)
a) - quartz 
b)  cristobalít; 
c)  - tridimít 
SILICAT CẤU TRÚC KHUNG 
ZEOLITE 
 Trong khung zeolite, x ion Al3+ thay thế (x+y) ion Si4+. 
 Điện tích dư bù bởi nMe+ (hoặc Men+),khơng nằm trong 
khung zeolite. 
 Phần khơng gian rỗng lấp đầy bởi mH2O. 
 Ví dụ: natrolite Na16[Al16Si32O256].16H2O, sabazite 
[Al2Si4O12].6H2O. 
OmHOSiAlMe yxyx
n
nx 2)(2/ ].[ 

SILICAT CẤU TRÚC KHUNG 
ZEOLITE 
b) Một số kiểu đơn vị cấu trúc zeolite thứ cấp