（1）在硅酸盐晶体中，Al<sup>3+</sup>为什么能部分

简答题（1）在硅酸盐晶体中，Al³⁺为什么能部分置换硅氧骨架中的Si⁴⁺；（2）Al³⁺置换Si⁴⁺后，对硅酸盐组成有何影响？（3）用电价规则说明Al³⁺置换骨架中的Si⁴⁺时，通常不超过一半，否则将使结构不稳定。

正确答案：（1）Al³⁺可与O^2-形成[AlO₄]^5-；Al³⁺与Si⁴⁺处于第二周期，性质类似，易于进入硅酸盐晶体结构中与Si⁴⁺发生同晶取代，由于遵循鲍林规则，所以只能部分取代；
（2）Al³⁺置换Si⁴⁺是部分取代，Al³⁺取代Si⁴⁺时，结构单元[AlSiO₄][ASiO₅]，失去了电中性，有过剩的负电荷，为了保持电中性，将有一些半径较大而电荷较低的阳离子如K⁺、Ca²⁺、Ba²⁺进入结构中；
（3）设Al³⁺置换了一半的Si⁴⁺，则O^2-与一个Si⁴⁺一个Al³⁺相连，阳离子静电键强度=3/4×1+4/4×1=7/4，O^2-电荷数为-2，二者相差为1/4，若取代超过一半，二者相差必然>1/4，造成结构不稳定。
答案解析：
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