最小 6.1．The [SiO4] tetrahedron SiO4正四面体 (fig.6.1) の形はSi-O結合の長さとO-Si-O結合角で決まる。 [SiO4]正四面体の特徴は、X線や中性子回折によって大多数のケイ酸塩構造から決定され、以下の結論が導かれる。 1. 平均Si-O結合長さは1.62Å。 Si-O結合長さと酸素原子の配位数の間には正の相関←Si-O結合の酸素原子近くの他の陽イオンは酸素をひきつけ、Si-O結合を長くする傾向がある。 Si-O結合の強さは約1.60Åから1.64Åの結合長さの範囲 2. [SiO4]正四面体が構造内でつながっているとき、Si原子と橋渡ししているO原子(Obr)間の結合長さはつなげていない酸素に対するSi-O結合長さと比べると平均で約0.025Å長い。 Obrが関与しない時、Obr-Si-Obr結合角もまた面よりわずかに小さい。 →Si原子が２つのSi原子の反発力の結果としてObrから離れて、正四面体の中心から移動することを暗示する。 3. 正四面体が角でつながるとき、Si-O-Si結合角はお互いに相対的な正四面体の方向を決める(fig6.1)。 この結合角は120°から180°と様々であり、小領域の構造環境や温度、圧力に依存する。 ひずみのないSi-O-Si結合の結合角はちょうど140°。 fig.6.2： 以上の実験的データは、Si-Obr結合長さとSi-O-Si結合角の関数として, [SiO4]正四面体ペアのポテンシャルエネルギー面の計算によって支持される。 エネルギーは、Si-Obr=1.60ÅとSi-O-Si=140°で最小エネルギーをもつ急なエネルギー障壁によって三方向で囲まれた、120°から180°の結合角から広がった長く狭い谷を示すコンターで示される。 →[SiO4]正四面体が構造環境を超えて比較的丈夫なこととケイ酸塩骨格の膨張や収縮がSi-O-Si結合角の化学組成・温度・圧力の変化に対する変化しやすさに関係するであろうことを暗示する。 Alの置換： 多くのケイ酸塩で起こるように、正四面体中でAlがSiに置換するとき、AlとSi両方とも類似の構造的役割を果たし、全体の構造記載は同様になる。しかしながら、Al-O結合(1.75Å)はSi-O結合より平均で長いので、[AlO4]正四面体は[SiO4]よりわずかに大きい。[AlO4]と[SiO4]正四面体が構造内でつながるとき、この大きさの違いはT-O-T(T：四面体の陽イオン)結合角の変化によって調整される。 最小