Шпинель. Структура шпинели
Страница 7

второй системой центров инверсии, расположенных в этих

пустых октаэдрах. Ближайшие друг к другу шпинелевые слои смещены косо

расположенной к ним трансляцией, являющейся ребром

примитивного ромбоэдра - ребром основной ячейки

гранецентрированного куба. Пространственная схема пересечения пустот очень сложна. Пересечение слоёв катионов цепочками октаэдеров происходит в направлениях {110}.Связи в структуре шпинели смешанные, ионно-ковалентные. В проекции

полиэдрической модели структуры шпинели на плоскость

(111), перпендикулярную оси 3-го порядка,

хорошо видны зеркальные плоскости симметрии,

пересекающиеся вдоль этой оси. В итоге обнаруживается

пространственной группы, являющаяся в данном случае подгруппой

кубической пространственной группы.

  рис.е.

Кристаллическая структура шпинели MgAl2O4: а -

проекция ху структуры минерала; выделены Mg-тетраэдры; б

- общий вид структуры; в - график пр. гр. Fd3m(O1k) с нанесенными

на него атомами Mg, Al и О; г - шпинелевый октаэдрический слой; д - фрагмент структуры в проекции на плоскость (111); способ сочленения шпинелевого и

антишпинелевого слоев; е - идеализированная постройка из Al-октаэдров в структурном типе шпинели.

Ионы O2-  находятся приблизительно в плотнейшей кубической упаковке. Ячейка содержит тетраэдрические пустоты, число которых 64 (узлы А), и октаэдрические пустоты в количестве 32 (узлы В). Восемь узлов А и 16 узлов В занимают катионы, расположенные таким образом, что ряды заполненных ими октаэдров, соединённых между собой рёбрами, вытягиваются вдоль одной диагонали куба, связываясь в цепочки за счёт занятых тетраэдров. В результате образуется один слой (рис. е). Тетраэдры соединяют его с октаэдрами соседнего слоя, который располагается вдоль другой диагонали грани куба. Четыре таких слоя образуют элементарную ячейку. Каждый атом кислорода является общим для двух октаэдров и одного тетраэдра. Катионы представлены двумя типами: А2+ и В3+ . В нормальной шпинели катионы А2+ находятся в узлах  А, а В3+ - в узлах. Однако существует обращенная шпинель, у которой 8В3+  располагаются в узлах А, а (8 А2+ + 8 В3+) беспорядочно распределены по углам В. Выбор между этими двумя способами расположения атомов определяется энергией входящих в структуру ионов, стабилизирующей кристаллическое поле решётки. Второй вариант реализуется в тех случаях, когда больший из двух катионов занимает тетраэдрические узлы, нарушая обычное правило. Как в нормальных, так и в обращенных шпинелях остаются незаполненные катионами пустоты обоих сортов. Кроме того, существует ряд шпинелей, промежуточных между нормальными и обращенными.

Другие статьи из раздела

Подгруппа хрома

По содержанию в земной коре хром (6·10-3 %), молибден (3·10-4 %) и вольфрам (6·10-4 %) относятся к довольно распространенным элементам. Встречаются они исключительно в виде соединений...


Значение химии в создании новых материалов, красителей и волокон

1. Создание новых материалов – необходимость нашей современности. Создание новых материалов –это существенная необходимость нашей современности. В современных технологиях часто используют большое давление, температуру и агрессивное действие действие химических веществ. Материалы, которые используются,...


Химическая термодинамика

В результате химической реакции выделяется или поглощается энергия, так как реакция сопровождается перестройкой энергети­ческих уровней атомов или молекул веществ, участвующих в ней, и веществ, образующихся в ходе реакции. Реакции, при которых наблюдается выделение энергии, назы­ваются экзотермическими (Q>0). Реакции, идущие с поглощение...