石英玻璃結(jié)構(gòu)

石英玻璃時(shí)由硅氧四面體【SiO₄】以頂角共用氧的形式連接成三維網(wǎng)絡(luò)，石英玻璃無(wú)明顯的小角度衍射峰，說(shuō)明其結(jié)構(gòu)是連續(xù)的。Si-O鍵距離為0.16nm，O-O鍵距離為0.26nm。

X射線衍射測(cè)定的熔融石英玻璃中Si-O-Si鍵角的分布可以看出，Si-O-Si鍵角分布在120°~180°范圍內(nèi)，中心點(diǎn)大約在145°，鍵角為分布范圍要不石英寬（鍵角為125°~162°）。

Si-O和O-O的距離在玻璃中與相應(yīng)的晶體中是一樣的，玻璃結(jié)構(gòu)的無(wú)序性，主要由于Si-O-Si鍵角大幅度可變形，導(dǎo)致Si與Si距離的可變性。

Si-O鍵是極性共價(jià)鍵，共價(jià)性與離子性約各占50%，因此，Si原子周?chē)?個(gè)O原子所形成四面體（Si原子處于四面體中心，O原子處于四面體的頂角），必須滿(mǎn)足共價(jià)鍵的方向性和離子鍵所要求的陰陽(yáng)離子的半徑比。【SiO₄】是熔融石英玻璃和結(jié)晶態(tài)石英的基本結(jié)構(gòu)單元。Si-O鍵強(qiáng)大約為443kJ/mol，整個(gè)【SiO₄】正負(fù)電荷重心重合，不帶極性。硅氧四面體之間是以角相連，形成向三度空間發(fā)展的架狀結(jié)構(gòu)。【SiO₄】結(jié)構(gòu)特性決定了熔融石英玻璃黏度大，機(jī)械強(qiáng)度高，熱膨脹系數(shù)小，耐熱、介電性能和化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)良性能。因此，硅酸鹽玻璃中SiO₂含量越高，上述各種性質(zhì)就越好。

根據(jù)X射線衍射分析，證明熔融石英玻璃與方石英具有類(lèi)似的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)比較開(kāi)放，內(nèi)部存在許多平均直徑0.24nm的空虛。因此，在高溫高壓下，熔融石英玻璃具有明顯的透氣性，這在熔融石英玻璃作為功能材料時(shí)，是值得注意的問(wèn)題。