Общая характеристика соединений со структурой минерала шпинели 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Общая характеристика соединений со структурой минерала шпинели



 

Шпинель как модельная структура соединений с плотнейшей упаковкой анионов

 

Шпинель, которая является родоначальником кристаллохимической

группы, имеет состав MgAl2O4. Название камня происходит от латинского

слова spinelia — «шипик», которое указывает на форму октаэдрических и

додекаэдрических кристаллов шпинели. Иногда кристаллы шпинели бывают

соединены в друзы. Возможно также, что термин «шпинель» произошел от

греческого слова spinos —«искра». Действительно, ограненные шпинели

способны как бы светиться в сумерках.

 

Таблица 1. Минералы группы шпинели

 

 

Название

 

Формула

 

Пространственная         группа

Параметры элементарной

ячейки

a, Å c, Å

Шпинель

MgAl2O4 Fd3m 8.0858(4)  

Магнохромит

MgCr2O4 Fd3m 8.3378(3)  

Ганит

ZnAl2O4 Fd3m 8.0888(2)  

Гетеролит

ZnMn2O4 I41/amd 5.722(3) 9.236(5)

Франклинит

ZnFe2O4 Fd3m 8.4418(5)  

Треворит

NiFe2O4 Fd3m 8.3379(3)  

Гаусманит

MnMn2O4 I41/amd 5.765(1) 9.442(2)

Якобсит

MnFe2O4 Fd3m 8.4915(4)  

Магнетит

FeFe2O4 Fd3m 8.3941(7)  

Герцинит

FeAl2O4 Fd3m 8.15579(6)  
Хромит

FeCr2O4

Fd3m 8.378(4)  
           

 

    

Шпинели могут быть описаны общей кристаллохимической формулой M[4]A2[6]O4[4]. Такая структура характерна для соединений типа X2+Y3+2O2-4, где X и Y- катионы, из которых хотя бы один элемент принадлежит к группе переходных элементов, О-кислород. В обычных шпинелях катион X является двухвалентным (Mg2+, Mn2+, Fe2+, Ni2+, Zn2+), катион Y-трехвалентным (Al3+, V3+, Cr3+, Mn3+). Кристалл шпинели имеет гранецентрированную кубическую решетку (ГЦК-решетку) Fd3m, в узлах которой расположены анионы, образующие плотнейшую кубическую трехслойную упаковку. На элементарную ячейку приходится восемь формульных единиц (Z=8). В структуре шпинели имеются две различные катионные подрешетки: тетраэдрическая или А-подрешетка (заполнены 1/8 позиций), и октаэдрическая или B-подрешетка (заполнены 1/2 позиций). Координационное число аниона в решетке шпинели равно 12, координационное число катиона в тетраэдрическом положении равно 4, в октаэдрическом положении 6.

 

Катионное распределение по подрешеткам А и B определяется типом химических связей, которые возникают между атомами катионов и атомами кислорода, т.е. природой катиона. Существуют разновидности структуры шпинели: нормальные и обращенные. В нормальных шпинелях катионы X2+ занимают тетраэдрические А-, а катионы Y3+ октаэдрические B-междоузлия, так что общая формула имеет вид X2+Y3+2O4. В обращенных шпинелях октаэдрические междоузлия заняты двумя сортами катионов: все катионы X2+ занимают B-положения, половина катионов Y3+ тоже находится в B-положениях, а вторая половина в А-положениях, так что общая формула будет X4+4Y2+2O2-4. К обращенным шпинелям относятся MgFe2O4, Fe3O4, NiFe2O4.

 

 

Рис 4. Фрагменты структуры шпинели         Рис.5. Представление структуры             шпинели в виде полиэдров

 

В рамках кристаллохимической формулы можно записать 5 формул

стехиометрических соединений, которые потенциально могут

кристаллизоваться в структуре шпинели: MIIAIIIAIIIO4, MIIAIIAIVO4, MIIAIAVO4

MIAIIIAIVO4, MIAIAVIO4. [6,24]

 



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2019-05-20; просмотров: 309; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.89.116.152 (0.083 с.)