尖晶石的晶体结构包扣哪些?
尖晶石的晶体结构包扣哪些?接下来生辰石为你寻找答案。尖晶石化学成分中类质同象替代很普遍,常可含铁、锌、铬、锰等。八面体晶形很常见;还常以八面体面为双晶面和接合面构成双晶,称为尖晶石律双晶。
晶体结构
尖晶石晶体,属于等轴晶系,为面心立方,Z=8。基本结构是氧按ABC顺序在垂直于(111)方向堆积。四面体与八面体层相间,四面体与八面体数之比为2:1。尖晶石结构可看作氧离子形成立方最紧密堆积,再由X离子占据64个四面体空隙的1/8,即8个A位,Y离子占据32个八面体空隙的1/2,即16个B位。由此得出尖晶石单位晶胞的通式为X8Y16O32,简约后常写作XY2O4〔1~5〕。
尖晶石的晶体包括正常尖晶石型结构、反尖晶石型结构。
正常尖晶石型结构:氧离子成立方紧密堆积,三价阳离子占据六次配位的八面体空隙,二价阳离子占据四次配位的四面体空隙。正尖晶石结构,结构通式XY2O4,X为二价阳离子,Y为三价阳离子。其中X占据四面体位置,Y占据八面体位置。
反尖晶石型结构:二价阳离子和半数三价阳离子占据八面体空隙,另半数三价阳离子占据四面体空隙。反尖晶石型结构又称倒置尖晶石型结构。若结构中所有的X阳离子和一半的Y阳离子占据八面体位置,另一半Y阳离子占据四面体位置,则称反尖晶石结构,结构通式Y[XY]O4。磁铁矿(Fe2+FeO4)的结构即属此种类型。
大多数天然尖晶石都具有介于这两种极端间的阳离子分布,其A、B位离子化合价比为2:3。在现有百余种尖晶石结构化合物中,除2:3外电价比最常见的是4:2,其结构多为反尖晶石结构,如TiMg2O4,TiZn2O4,TiMn2O4。反型结构可看作8个A位离子与16个B位离子中的8个进行相互换位,即8个Y2+离子进入四面体间隙(A位),而剩下8个Y2+离子与8个X4+离子复合占据正常情况下B位的八面体间隙。除正反两种极端情况外,还可能有混合型中间状态分布。这样可用反分布率α定量表示X离子占八面体上的分数,从而将各种尖晶石结构通式扩充如下:
正型:(X)四面体〔Y2〕八面体O4,α=0;
反型:(Y)四面体〔X,Y〕八面体O4,α=1;
混合型:(Yα,X1-α)四面体〔Xα,Y2-α〕八面体O4,0<α<1。
正与反型的属性及反位的程度对于化合物材料的性能有较大影响。对于常见的2∶3和4∶2电价比的尖晶石结构,似乎前者趋正型,后者趋反型。但纵观全部物种,不仅有相当数量趋于混合型,且范围程度不能确定,而且还有若干品种完全不遵从这一规律。影响这种分布的因素极其复杂,有离子键的静电能、离子半径、共价键的空间分布、晶体场等诸多方面。根据经验数据可将大部分二、三价离子的优先顺序排出:Zn2+,Cd2+,Ga2+,In3+,Mn2+,Fe3+,Mn3+,Fe2+,Mg2+,Cu2+,Co2+,Ti3+,Ni2+,Cr3+。越往前倾向于四面体填隙,反之倾向于八面体填隙。阳离子的分布对尖晶石型材料的性能也有重大影响〔1,4〕。
尖晶石化学成分中类质同象替代很普遍,常可含铁、锌、铬、锰等。八面体晶形很常见;还常以八面体面为双晶面和接合面构成双晶,称为尖晶石律双晶。尖晶石由接触变质作用形成,或由岩浆结晶而产于基性、超基性火成岩中。透明而色泽艳丽的尖晶石是高档宝石材料。
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