反尖晶石型結構

若A²⁺分布在八面體空隙、而B³⁺ 一半分布於四面體空隙另一半分布於八面體空隙，通式為B(AB)O₄，稱為反尖晶石。

基本介紹

• 中文名：反尖晶石型結構
• 外文名：inverse spinel
• 反尖晶石：inverse spinel
• 尖晶石群：spinel group

正尖晶石

normal spinel

在AB₂O₄尖晶石型晶體結構中，若A²⁺分布在四面體空隙、而B³⁺分布於八面體空隙，稱為正尖晶石；

反尖晶石

inverse spinel

尖晶石群

spinel group

尖晶石群礦物的化學式通式為XY₂O₄，X 為+2 價的陽離子，Y 是+3 價的陽離子，而氧原子在(111)的面上以立方緊密堆積（cubic close packing, CCP or face-centered close packing, FCC）排列，X 和Y 則分別位在氧所構成的四面體或八面體的孔隙中）。

尖晶石群礦物依成份可分為三個不同的尖晶石系列，以下為各系列之礦物名稱和化學式：

·Spinel series（尖晶石系列）：

1.Spinel（尖晶石） MgAl₂O₄

2. Hercynite（鐵尖晶石） Fe²⁺Al₂O₄

3. Gahnite（鋅尖晶石） ZnAl₂O₄

4. Galaxite（錳尖晶石） MnAl₂O₄

·Magnetite series（磁鐵礦系列）：

1.Magnesioferrite（鎂鐵礦） MgFe³⁺₂O₄

2. Magnetite（磁鐵礦） Fe²⁺Fe³⁺₂O₄

3. Maghemite（磁赤鐵礦） γ- Fe³⁺₂O₄

4. Ulvöspinel（鈦鐵尖晶石） Fe²⁺₂TiO₄

5. Franklinite（鋅鐵尖晶石） ZnFe³⁺₂O₄

6. Jacobsite（錳鐵礦） MnFe³⁺₂O₄

7. Trevorite（鎳磁鐵礦） NiFe³⁺₂O₄

·Chromite series（鉻鐵礦系列）：

1.Magnesiochromite（鎂鉻鐵礦） MgCr₂O₄

2. Chromite（鉻鐵礦） Fe²⁺Cr₂O₄

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結構特點

一個晶胞可分成8個小立方體，共面的小立方體是不同類型的，即質點排列情況不一樣；而共棱的小立方體是相同類型，質點排列情況一樣，換句話說尖晶石的晶胞是由8個小塊拼合而成，分兩種情況：A塊、B塊。

A塊主要顯示Mg²⁺占據四面體空隙，B塊主要顯示Al³⁺占據八面體空隙。

A塊離子排列情況? 4個O^2-位於頂角和面心處，即O^2-作面心立方堆積。3/2個Al³⁺位於6條邊中心，即處於O^2-堆積體的八面體空隙中。2個Mg²⁺在一條對角線方向，與三個面心處和一個頂角的O^2-相連，即處於O^2-堆積體的四面體空隙中。

B塊離子堆積情況? 4個O^2-位於面心和頂角處與A塊一樣，5/2個Al³⁺位於體心和六條邊中心。在O^2-八面體空隙中B塊中沒有Mg²⁺。

在一個尖晶石晶胞中，共有32個O^2-、16個Al³⁺、8個Mg²⁺。 32個O^2-作立方密堆時，可形成64個四面體空隙，32個八面體空隙，8個Mg²⁺填充1/8四面體空隙，16個Al³⁺填充1/2八面體空隙，結構中存在較多空位。 如果16個Al³⁺中有8個Al³⁺占據8個四面體空隙，另8個Al³⁺與8個Mg²⁺占據16個八面體空隙，形成的結構稱反尖晶石結構，通式B(AB)O₄。

如鎂鐵尖晶石 Fe³⁺(Mg²⁺Fe³⁺)O₄—MgO·Fe₂O₃

磁鐵礦 Fe³⁺( Fe²⁺Fe³⁺)O₄—FeO·Fe₂O₃—Fe₃O₄

Al-O、Mg-O均形成較強離子鍵，結構牢固，硬度大，熔點高：2135℃，比重大：3.55，化學性質穩定，無解理，是重要的耐火材料。