探究尖晶石结构 / 知会钻

世界上是无奇不有的，我们大自然中，存在这许多让人感叹的东西，中国人最喜欢的就是崇尚自然之道，取之自然、返之自然。大家都知道我们生活中，存在一些矿物质，而这些矿物组成一起的时候，就会出现了一些美丽的东西，例如尖晶石，因为颜色漂亮美丽，有许多种形态，被许多人喜欢，把它当作是宝石来使用。下面我们来认识一下尖晶石的结构是怎么样的吧。

尖晶石结构

化学成分为MgAl2O4，晶体属等轴晶系的氧化物矿物。尖晶石的晶体结构中，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。这种结构称为正常尖晶石型结构。如果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，则构成所谓反尖晶石型结构，或称倒置尖晶石型结构。磁铁矿(Fe2+FeO4)的结构即属此种类型。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。

等轴晶系，a0=0.8103nm(合成镁尖晶石);Z=8。基本结构是氧按ABC顺序在⊥(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。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。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。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。六八面体晶类，Oh-m3m(3L44L36L29PC)。常呈八面体晶形，有时与菱形十二面体和立方体成聚形。常依(111)为双晶面和接合面构成尖晶石律双晶。

天然镁铝尖晶石(MgAl2O4)所具有的一种独特的晶体结构被称为尖晶石型结构。该结构属立方晶系，面心立方点阵。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〕。

大多数尖晶石结构化合物，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

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〕。

偏光镜下:颜色随成分而变，无色、浅玖瑰色(镁尖晶石)、暗绿色(铁尖晶石)、浅灰白色(锌尖晶石)。尖晶石为均质体，但锌尖晶石可有光性异常。

以上就是尖晶石的结构，看上去是不是相当的复杂呢。不过这些基本都是从化学角度看的。我们普通民众更加关注的是尖晶石的宝石价值，那么怎么样的尖晶石才是最好的呢？那就要从多方面考虑问题了，首先要从颜色入手，其实就是透明度等等这一些问题去考虑。最好的尖晶石颜色是深红色，然后就到了紫红，还有的就是透明度越高越好。

探究尖晶石结构

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