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碳酸钙的方解石晶体结构键价解析

   2023-12-01 7300
核心提示:碳酸钙的方解石晶体结构键价解析
       以下内容为个人参考中国地质大学、中南矿业大学、中南大学和大连理工大学等学校在网易公开课上的课程,学习理解所得,仅供参考。

    方解石晶体属于三方晶系,就是有三个对称轴。如下图所示:

    ①个钙和⑥碳酸根组成⑥面锥体结构。钙位于中心,平面四个碳酸根,上下顶点两个碳酸根。这样就有水平两个和垂直一个对称轴。

    注意图中阴影部分为钙原子。

     每个顶点是由碳酸根中的O-Ca相连。以前我理解的C-Ca相连是错误的。氧电负性强,因此带负电,为阴离子。而钙带正电,为阳离子。

    碳酸根中CO3是平面等边三角形结构。

    C-O键中,C提供③个电子,与氧形成sp2杂化,平面三角形结构,剩余①个电子。氧提供①个电子与碳形成sp2杂化,而自身提供两对电子,形成sp2杂化,也是平面三角形结构。③个氧和①个碳原子在垂直方向各提供一个电子,离域成大π键,由④个原子共享。

    为了使体系能量最低,碳酸根尽量均匀分布在钙周围。

    注意,并不是碳酸根每个三角形结构中的氧都与钙相连,而且碳酸根π键排斥和较大的空间位阻结构,这使得晶体中间有较大孔隙。因此方解石晶体的密度相对较低,遇酸容易反应生成气泡。

    单个晶形或晶胞会以不同方式聚集,这和高分子材料类似,形成不同聚集态。

    方解石聚集形态差异较大,与温度压力等有关。

    通常大理岩是粒状,分细粗不同。较粗适合生产钙砂,很细就是汉白玉,中等就磨GCC。通常采用露采工艺。

    大方解岩是晶簇状,适合磨粉。中小方解岩也类似。南方采用洞采工艺。

    岩石中有亮晶晶的颗粒,称为亮晶,这是自然生长规则结晶体。较暗的颗粒称为暗晶,通常是生物沉积类晶体。

    龙生九子,各有不同。

    总结:借鉴高物一句话,结构决定性能。


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