Общая характеристика соединений со структурой минерала шпинели

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 7Следующая ⇒

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

Шпинели могут быть описаны общей кристаллохимической формулой M^[4]A₂^[6]O₄^[4]. Такая структура характерна для соединений типа X²⁺Y³⁺₂O^2-₄, 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⁺₂O^2-₄. 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: M^IIA^IIIA^IIIO4, M^IIA^IIA^IVO4, M^IIA^IA^VO4

M^IA^IIIA^IVO4, M^IA^IA^VIO4. [6,24]

Познавательные статьи:



Как правильно слушать собеседника

Типичные ошибки при выполнении бросков в баскетболе

Принятие христианства на Руси и его значение

Средства массовой информации США